JPH06224220A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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Publication number
JPH06224220A
JPH06224220A JP1196393A JP1196393A JPH06224220A JP H06224220 A JPH06224220 A JP H06224220A JP 1196393 A JP1196393 A JP 1196393A JP 1196393 A JP1196393 A JP 1196393A JP H06224220 A JPH06224220 A JP H06224220A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gate electrode
forming
substrate
semiconductor device
film transistor
Prior art date
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Pending
Application number
JP1196393A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshihiko Machida
佳彦 町田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
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Publication of JPH06224220A publication Critical patent/JPH06224220A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To form an offset region of a film transistor excellently in reproducibility by implanting the ions of impurities at a specified angle to the direction vertical to a substrate with energy penetrating a gate electrode. CONSTITUTION:Ions of impurities are implanted at a angle of 30 deg. or over to the direction vertical to a substrate with energy penetrating a gate electrode layer 104. In the place where they pass the gate electrode layer 104, the distribution becomes shallow, and they are distributed in a polycrystalline silicon layer 102. The place where the distribution of impurities becomes shallow can be controlled by changing the condition of ion implantation. Offset can be provided between the gate electrode and the place where distribution of impurities becomes shallow by selecting the proper condition of ion implantation. Hereby, the drive capacity of a film transistor can be improved.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置及びその製
造方法に係わり、特に絶縁性非晶質材料上の半導体装置
及びその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and its manufacturing method, and more particularly to a semiconductor device on an insulating amorphous material and its manufacturing method.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、大型で高解像度の液晶表示パネル
や高速で高解像度の密着型イメージセンサ、三次元IC
等へのニーズから、ガラスや石英等の絶縁性非晶質基板
やSiO2等の絶縁性非晶質材料上に高性能な半導体素
子を形成する技術が求められている。
2. Description of the Related Art Recently, large-sized, high-resolution liquid crystal display panels, high-speed, high-resolution contact-type image sensors, and three-dimensional ICs.
In order to meet such needs, there is a demand for a technique for forming a high-performance semiconductor element on an insulating amorphous substrate such as glass or quartz or an insulating amorphous material such as SiO 2.

【0003】この様な半導体素子として、非晶質シリコ
ンもしくは多結晶シリコンを素子材としたものは、各素
子の特性のばらつきや、歩留まりといった点では良好な
結果が得られている。特に多結晶シリコンを素子材とし
たものは、レーザー光による溶融再結晶化の技術や、非
晶質シリコンを固相成長させ大粒径の多結晶シリコン膜
を形成する技術等により比較的高い移動度を有する素子
が比較的容易に作製できる様になっている。このためL
CDやイメージセンサのスイッチング素子や駆動素子と
しての応用が可能となってきている。
As such a semiconductor device using amorphous silicon or polycrystalline silicon as a device material, good results have been obtained in terms of variations in characteristics of each device and yield. In particular, the one using polycrystalline silicon as the element material has a relatively high movement due to the technique of melting and recrystallization by laser light and the technique of solid-phase growing amorphous silicon to form a polycrystalline silicon film of large grain size. A device having a certain degree can be manufactured relatively easily. Therefore, L
It has become possible to be applied as a switching element or a driving element of a CD or an image sensor.

【0004】しかし、近年、液晶パネルの高精細化やS
RAMへの応用等で、オン電流ばかりで無くオフリーク
の小さい、またより耐圧の高い素子が求められる様にな
ってきている。
However, in recent years, high definition liquid crystal panels and S
For application to RAM and the like, there has been a demand for an element having a small off-leakage as well as an on-current and a high breakdown voltage.

【0005】MOS型のトランジスタとしてこの様な特
性を実現する構造として、ドレイン側にオフセットを設
ける構造が知られている。従来このような構造を作製す
る現実的な方法として、エクステンデッド アブストラ
クト オブ ザ 1992インターナショナル コンフ
ァレンス オン ソリッド ステート デバイシスアン
ド マテリアルズ(Extended Abstruc
t of the1992 Internationa
l Conference on Solid Sta
te Devices and Material
s),pp.693等に見られる様に、ゲート電極のパ
ターン形成時のレジストを残したままソース・ドレイン
領域のイオン打ち込みを行い、その後ゲート電極をオー
バーエッチすると言った方法が知られている。この方法
は少ない工程数でゲート電極に対してセルフアラインで
ドレインオフセットを形成することができると言う点で
は優れた方法である。
As a structure for realizing such characteristics as a MOS transistor, a structure in which an offset is provided on the drain side is known. Conventionally, as a practical method of manufacturing such a structure, the Extended Abstract of the 1992 International Conference on Solid State Devices and Materials (Extended Abstruc).
to of the 1992 Internationala
l Conference on Solid Sta
te Devices and Material
s), pp. 693 and the like, a method is known in which the source / drain regions are ion-implanted while leaving the resist when forming the pattern of the gate electrode, and then the gate electrode is overetched. This method is an excellent method in that the drain offset can be formed by self-alignment with the gate electrode with a small number of steps.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】一方、薄膜トランジス
タの特性はこのオフセットの大きさに非常に敏感で、オ
フセットが小さ過ぎる場合にはオフ時のリーク電流が増
大し、大き過ぎる場合にはオン時の電流が低下する。こ
のため、良好な特性を薄膜トランジスタを作製するため
にはこのオフセット大きさを正確に制御することが要求
される。上述した方法を用いてオフセット構造を作製し
ようとする場合には、ゲート電極のオーバーエッチを基
板全体にわたって非常に均一に行うことが必要となる。
しかし、現実には基板全体にわたって均一にしかも再現
性良くオーバーエッチを行うことは難しく、オフ電流を
安定して低く抑えるために大きめのオフセットを形成す
る条件を用いることが多い。このため十分なオン時の電
流を得ることが難しく、素子面積を大きくする必要が生
じたり、特性上使用できる範囲が限定されると言った課
題があった。そこで本発明の目的はかかる課題を解決
し、再現性良く薄膜トランジスタのオフセット領域を形
成することにある。
On the other hand, the characteristics of the thin film transistor are very sensitive to the magnitude of this offset. If the offset is too small, the leakage current at the off time increases, and if it is too large, the leakage current at the on time increases. The current drops. Therefore, in order to manufacture a thin film transistor having good characteristics, it is necessary to accurately control the offset magnitude. If an offset structure is to be produced using the above method, it is necessary to overetch the gate electrode very uniformly over the entire substrate.
However, in reality, it is difficult to perform overetching uniformly and with good reproducibility over the entire substrate, and a condition for forming a large offset is often used in order to stably suppress the off current. Therefore, there are problems that it is difficult to obtain a sufficient on-state current, it is necessary to increase the element area, and the usable range is limited due to the characteristics. Therefore, an object of the present invention is to solve such a problem and form an offset region of a thin film transistor with good reproducibility.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】以上述べた様な課題を解
決するために、本発明の絶縁ゲート型半導体装置の製造
方法は、少なくとも、チャネル領域を含むシリコンを主
体とした多結晶半導体層を形成する工程と、ゲート絶縁
膜を形成する工程と、ゲート電極を形成する工程と、ゲ
ート電極を透過するエネルギーで基板に垂直な方向に対
して30度以上の角度を持った不純物イオンの打ち込み
を行う工程を有することを特徴とする。或は、少なくと
も、ゲート電極を形成する工程と、ゲート絶縁膜を形成
する工程と、チャネル領域を含むシリコンを主体とした
多結晶半導体層を形成する工程と、絶縁膜層を形成する
工程と、ゲート電極を透過するエネルギーで基板に垂直
な方向に対して30度以上の角度を持った不純物イオン
の打ち込みを行う工程を有することを特徴とする。
In order to solve the problems described above, a method of manufacturing an insulated gate semiconductor device according to the present invention comprises a polycrystalline semiconductor layer mainly containing silicon including at least a channel region. Forming step, forming a gate insulating film, forming a gate electrode, and implanting impurity ions having an angle of 30 degrees or more with respect to a direction perpendicular to the substrate by energy transmitted through the gate electrode. It is characterized by having a step of performing. Alternatively, at least a step of forming a gate electrode, a step of forming a gate insulating film, a step of forming a polycrystalline semiconductor layer mainly containing silicon including a channel region, and a step of forming an insulating film layer, The method is characterized by including a step of implanting impurity ions having an angle of 30 degrees or more with respect to a direction perpendicular to the substrate by energy transmitted through the gate electrode.

【0008】[0008]

【実施例】図1は、本発明の実施例における半導体装置
の製造方法の一例を示す工程断面図である。
FIG. 1 is a process sectional view showing an example of a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

【0009】図1(a)は、絶縁性基板101上に薄膜
トランジスタの能動領域となる多結晶シリコン層10
2、、ゲート絶縁膜103及びゲート電極層104を形
成した状態を示したものでる。
FIG. 1A shows a polycrystalline silicon layer 10 which becomes an active region of a thin film transistor on an insulating substrate 101.
2, a state in which the gate insulating film 103 and the gate electrode layer 104 are formed is shown.

【0010】絶縁性基板101としては、表面にAPC
VD法(常圧CVD法)によるNSG層を形成した石英
ガラス基板を用いている。基板としては、他にも表面に
絶縁膜を形成したシリコン基板を使用することができ
る。
As the insulating substrate 101, an APC is provided on the surface.
A quartz glass substrate having an NSG layer formed by the VD method (normal pressure CVD method) is used. Alternatively, a silicon substrate having an insulating film formed on its surface can be used as the substrate.

【0011】多結晶シリコン層102は、非晶質シリコ
ン膜を形成した後、窒素雰囲気中で熱処理を行結晶化す
ることにより形成した。非晶質シリコン膜はシランを原
料ガスとした平行平板型のプラズマCVD法により、基
板温度180℃、内圧0.8Torr.で成膜を行い、
膜厚は約1000Åである。その後窒素雰囲気中で、6
50℃で4時間、800℃で1時間の熱処理を行い多結
晶化させている。
The polycrystalline silicon layer 102 is formed by forming an amorphous silicon film and then performing heat treatment in a nitrogen atmosphere to perform crystallization. The amorphous silicon film is formed by a parallel plate type plasma CVD method using silane as a source gas, the substrate temperature is 180 ° C., the internal pressure is 0.8 Torr. Film formation with
The film thickness is about 1000Å. Then, in a nitrogen atmosphere,
It is polycrystallized by heat treatment at 50 ° C. for 4 hours and 800 ° C. for 1 hour.

【0012】ゲート絶縁膜103は多結晶シリコン層1
02を1050℃でドライ熱酸化することにより形成し
たもので、膜厚は約1000Åである。
The gate insulating film 103 is a polycrystalline silicon layer 1
No. 02 is formed by dry thermal oxidation at 1050 ° C., and the film thickness is about 1000Å.

【0013】ゲート電極層102は多結晶シリコン膜
で、LPCVD法(減圧CVD法)により成膜したもの
である。反応ガスとしてシラン(SiH4)を用い、成
膜温度590℃で2000Å成膜した。成膜後、リン
(P)拡散による低抵抗化を行い、フォトエッチ工程に
よりパターン形成を行っており、ゲート長は約0.5μ
mである。
The gate electrode layer 102 is a polycrystalline silicon film and is formed by the LPCVD method (low pressure CVD method). Silane (SiH4) was used as a reaction gas, and a 2000 Å film was formed at a film forming temperature of 590 ° C. After the film formation, the resistance is reduced by phosphorus (P) diffusion, and the pattern is formed by the photo-etching process. The gate length is about 0.5μ.
m.

【0014】図1(b)は不純物イオンの斜め打ち込み
を行なうことにより、不純物をドープした層106を形
成する工程を示したものである。
FIG. 1B shows a step of forming the impurity-doped layer 106 by obliquely implanting impurity ions.

【0015】斜めイオン打ち込みは、不純物としてはリ
ンを用い、基板に垂直な方向に対して70度の角度で、
ゲート電極層103のパターンに対して垂直な2方向か
ら700keVに相当する加速エネルギーでそれぞれド
ーズ量5×1014のイオン打ち込みを行っている。
In the oblique ion implantation, phosphorus is used as the impurity, and the angle is 70 degrees with respect to the direction perpendicular to the substrate.
Ion implantation with a dose amount of 5 × 10 14 is performed from two directions perpendicular to the pattern of the gate electrode layer 103 with acceleration energy corresponding to 700 keV.

【0016】図1(b)に示す様にゲート電極層104
を透過する様な高いエネルギーでイオン打ち込みを行っ
た場合には、ゲート電極104通過しない場所では打ち
込まれたリンは多結晶シリコン層102を通過し絶縁性
基板101内に分布するが、ゲート電極層104を通過
する場所ではその分布が浅くなり多結晶シリコン層10
2内に分布する。この不純物分布が浅くなる場所は、イ
オン打ち込みの条件を変更することで制御することがで
きる。適当なイオン打ち込みの条件を選択することによ
り、ゲート電極とこの不純物分布が浅くなる場所の間に
オフセットを設けることができる。このオフセット量
は、イオン打ち込みの条件と、ゲート電極の膜厚に依存
するものであり、非常に再現性良く形成することができ
るものである。このため、このオフセットを作製する薄
膜トランジスタのドレイン側のオフセットとすること
で、安定的に良好な特性を有する薄膜トランジスタを作
製することができる。
As shown in FIG. 1B, the gate electrode layer 104
When ion implantation is carried out with high energy so that the gate electrode layer 104 does not pass through, the implanted phosphorus passes through the polycrystalline silicon layer 102 and is distributed in the insulating substrate 101. The distribution becomes shallower at the location passing through 104, and the polycrystalline silicon layer 10
Distributed within 2. The location where the impurity distribution becomes shallow can be controlled by changing the ion implantation conditions. By selecting appropriate ion implantation conditions, an offset can be provided between the gate electrode and the place where the impurity distribution becomes shallow. This offset amount depends on the ion implantation conditions and the film thickness of the gate electrode, and can be formed with extremely good reproducibility. Therefore, by using this offset as the offset on the drain side of the thin film transistor to be manufactured, it is possible to stably manufacture a thin film transistor having good characteristics.

【0017】上記斜めイオン打ち込みの最適な条件は、
ゲート電極層104のゲート長及び膜厚、ゲート絶縁膜
103の膜厚、多結晶シリコン膜102の膜厚に大きく
依存するが、ゲート長の長い薄膜トランジスタ程大きな
角度でイオン打ち込みを行なった場合に良好な特性の薄
膜トランジスタが得られると言う傾向が見られる。ゲー
ト長が1.0〜0.4μm、ゲート電極膜厚が1000
〜5000Åの薄膜トランジスタを作製した場合には、
基板に垂直な方向に対して30〜75度の角度で、その
角度の方向でゲート電極層104を透過することのでき
る加速エネルギー+10〜100keVの範囲でイオン
打ち込みを行った場合に良好な特性が得られた。特に
は、ゲート電極層104のゲート長と膜厚の比に相当す
る角度、つまりtan-1(ゲート長/ゲート電極膜厚)
に相当する角度の近傍で良好な結果が得れている。
The optimum conditions for the oblique ion implantation are as follows:
Although it depends largely on the gate length and film thickness of the gate electrode layer 104, the film thickness of the gate insulating film 103, and the film thickness of the polycrystalline silicon film 102, a thin film transistor with a longer gate length is preferable when ion implantation is performed at a larger angle. There is a tendency that a thin film transistor having various characteristics can be obtained. The gate length is 1.0 to 0.4 μm, and the gate electrode film thickness is 1000.
When a thin film transistor of ~ 5000Å is manufactured,
Good characteristics are obtained when the ion implantation is performed at an angle of 30 to 75 degrees with respect to the direction perpendicular to the substrate and within the range of acceleration energy +10 to 100 keV capable of passing through the gate electrode layer 104 in the angle direction. Was obtained. In particular, an angle corresponding to the ratio of the gate length and the film thickness of the gate electrode layer 104, that is, tan −1 (gate length / gate electrode film thickness)
Good results are obtained in the vicinity of the angle corresponding to.

【0018】図1(c)はイオン打ち込みにより薄膜ト
ランジスタのソース・ドレイン領域を形成する工程を示
したものである。
FIG. 1C shows a step of forming source / drain regions of a thin film transistor by ion implantation.

【0019】不純物イオンの斜め打ち込み後、フォトリ
ソ工程によりレジスト107を形成する。レジスト10
7のパターンは、薄膜トランジスタのソースを形成する
は側ゲート電極層104上にパターンの端が位置する様
にし、ドレインを形成する側はゲート電極104と不純
物をドープした領域106の間に設けたオフセットを覆
う位置にパターンが位置する様に設けている。このレジ
ストを打ち込みマスクとしてリンイオンの打ち込みを行
うことで、薄膜トランジスタのドレイン側にのみオフセ
ット領域を設ける形でソース108及びドレイン109
を形成している。
After obliquely implanting the impurity ions, a resist 107 is formed by a photolithography process. Resist 10
The pattern 7 is such that the source of the thin film transistor is formed so that the end of the pattern is located on the side gate electrode layer 104, and the side where the drain is formed is an offset provided between the gate electrode 104 and the impurity-doped region 106. The pattern is provided so as to cover the position. By implanting phosphorus ions using this resist as an implant mask, the source 108 and the drain 109 are provided with an offset region provided only on the drain side of the thin film transistor.
Is formed.

【0020】図1(d)は薄膜トランジスタの完成した
状態を示したもので、薄膜トランジスタのソース・ドレ
インを形成するためのイオン打ち込みを行った後、レジ
スト107を剥離し、イオン打ち込みにより導入した不
純物の活性化のための熱処理を行った後、層間絶縁膜1
05、コンタクトホール、配線層110の順序で形成し
ている。
FIG. 1 (d) shows a completed state of the thin film transistor. After the ion implantation for forming the source / drain of the thin film transistor is performed, the resist 107 is peeled off to remove impurities introduced by the ion implantation. After performing heat treatment for activation, the interlayer insulating film 1
05, the contact hole, and the wiring layer 110 in this order.

【0021】不純物の活性化のための熱処理は、窒素雰
囲気中で700℃2時間の処理を行った後に、その状態
から5℃/分の速度で900℃まで昇温し、その状態で
20分の処理を行っている。この様に700℃以下の温
度で比較的長い時間の熱処理を行った後に、850℃以
上の熱処理を行うことにより導入した不純物の活性化率
を高めるとともにイオン打ち込みによって乱れた多結晶
シリコン層104の結晶性を有効に回復させることがで
き、作製した薄膜トランジスタのオフ時の電流を低く抑
えることができる。
The heat treatment for activating the impurities is carried out by treating at 700 ° C. for 2 hours in a nitrogen atmosphere, then raising the temperature from that state to 900 ° C. at a rate of 5 ° C./minute, and then in that state for 20 minutes. Is being processed. After the heat treatment at a temperature of 700 ° C. or lower for a relatively long time, the heat treatment at 850 ° C. or higher increases the activation rate of the introduced impurities and the polycrystalline silicon layer 104 disturbed by the ion implantation is formed. The crystallinity can be effectively restored, and the off-state current of the manufactured thin film transistor can be suppressed low.

【0022】層間絶縁膜105の形成方法としては、常
圧CVD法を用いている。反応ガスとしてシラン及び酸
素を用い、480℃で5000Å成膜した。層間絶縁膜
105成膜後に、水素を含む雰囲気中で350℃のアニ
ールを行なっている。
As a method of forming the interlayer insulating film 105, the atmospheric pressure CVD method is used. Using silane and oxygen as a reaction gas, a 5000 Å film was formed at 480 ° C. After forming the interlayer insulating film 105, annealing is performed at 350 ° C. in an atmosphere containing hydrogen.

【0023】層間絶縁膜105を形成後に水素雰囲気中
でのプラズマ処理を行い、薄膜トランジスタの特性の向
上を図っている。
After forming the interlayer insulating film 105, plasma treatment is performed in a hydrogen atmosphere to improve the characteristics of the thin film transistor.

【0024】コンタクトホールは、反応ガスとしてCF
4及び水素を用いたRIEで形成している。
金属配
線110の形成は、シリコンを1〜5%程度含むアルミ
−シリコン−銅のターゲットを用たスパッタ法を用いて
いる。金属配線110形成後、コンタクト部の安定化の
ために250〜300℃のアニールを行なっている。
The contact hole is CF as a reaction gas.
It is formed by RIE using 4 and hydrogen.
The metal wiring 110 is formed by a sputtering method using an aluminum-silicon-copper target containing silicon in an amount of 1 to 5%. After the metal wiring 110 is formed, annealing at 250 to 300 ° C. is performed to stabilize the contact portion.

【0025】上述した実施例では多結晶シリコン層10
2の形成方法として、非晶質シリコン膜を低い温度で長
い時間熱処理を行なうことにより結晶化させ、大粒径の
多結晶シリコン膜を形成する方法を用いて薄膜トランジ
スタの特性の向上を図っているが、本発明の半導体装置
の製造方法は、この様な多結晶シリコンの高品質化の技
術と組み合わせた場合に特に高い効果が得られる。他の
方法例えばランプアニールやレーザーアニール等の方法
で高品質化を図った場合にも有効なものである。
In the above-described embodiment, the polycrystalline silicon layer 10 is used.
As a method of forming No. 2, the amorphous silicon film is crystallized by heat treatment at a low temperature for a long time to form a polycrystalline silicon film with a large grain size, thereby improving the characteristics of the thin film transistor. However, the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention is particularly effective when combined with such a technique for improving the quality of polycrystalline silicon. It is also effective when high quality is achieved by other methods such as lamp annealing and laser annealing.

【0026】図2は本発明の実施例に於ける半導体製造
方法の、他の一例を示す工程断面図である。
FIG. 2 is a process sectional view showing another example of the semiconductor manufacturing method according to the embodiment of the present invention.

【0027】図2(a)は絶縁性基板201上にゲート
電極層204、ゲート絶縁膜203、薄膜トランジスタ
の能動領域となる多結晶シリコン層202及び層間絶縁
膜層205を形成した状態を示すものである。
FIG. 2A shows a state in which a gate electrode layer 204, a gate insulating film 203, a polycrystalline silicon layer 202 which becomes an active region of a thin film transistor, and an interlayer insulating film layer 205 are formed on an insulating substrate 201. is there.

【0028】絶縁性基板201としては、表面に減圧C
VD法によりNSG膜を形成したシリコン基板を用いて
いる。基板としては、他にも石英基板やセラミック基板
等、900℃以上の耐熱性を有するものであれば利用す
ることができる。
As the insulating substrate 201, a reduced pressure C is applied to the surface.
A silicon substrate having an NSG film formed by the VD method is used. As the substrate, other substrates such as a quartz substrate and a ceramic substrate having a heat resistance of 900 ° C. or higher can be used.

【0029】ゲート電極層202は、図1に示したゲー
ト電極102と同様の条件で減圧CVD法により成膜し
たもので、膜厚は約2000Åである。リン拡散による
低抵抗化を行なった後フォトエッチ工程によりパターン
形成を行なっており、ゲート長は約0.5μmである。
The gate electrode layer 202 is formed by the low pressure CVD method under the same conditions as the gate electrode 102 shown in FIG. 1 and has a film thickness of about 2000Å. After reducing the resistance by phosphorus diffusion, a pattern is formed by a photoetching process, and the gate length is about 0.5 μm.

【0030】ゲート絶縁膜203はシラン及び酸素を原
料ガスとした減圧CVD法により形成した。基板温度7
70℃、内圧0.8Torr.で成膜を行い、膜厚は約
1000Åである。
The gate insulating film 203 was formed by a low pressure CVD method using silane and oxygen as source gases. Substrate temperature 7
70 ° C., internal pressure 0.8 Torr. The film thickness is about 1000Å.

【0031】多結晶シリコン層202は、非晶質シリコ
ン膜を形成した後、窒素雰囲気中で熱処理を行い結晶化
することにより形成した。非晶質シリコン膜はジシラン
(Si2H6)を原料ガスとした減圧CVD法により、
基板温度480℃、内圧0.6Torr.で成膜を行
い、膜厚は約1000Åである。その後、窒素雰囲気中
で650℃で4時間、750℃で1時間の熱処理を行い
多結晶化させている。
The polycrystalline silicon layer 202 was formed by forming an amorphous silicon film and then heat treating it in a nitrogen atmosphere to crystallize it. The amorphous silicon film is formed by a low pressure CVD method using disilane (Si2H6) as a source gas.
Substrate temperature 480 ° C., internal pressure 0.6 Torr. The film thickness is about 1000Å. Then, heat treatment is performed at 650 ° C. for 4 hours and at 750 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere to polycrystallize.

【0032】層間絶縁膜205は、図1に示した層間絶
縁膜105と同様な条件で常圧CVD法により形成した
もので、膜厚は約1000Åである。図2(b)は不純
物イオンの斜め打ち込みを行なうことにより、不純物を
ドープした層206を形成する工程を示したものであ
る。
The interlayer insulating film 205 is formed by the atmospheric pressure CVD method under the same conditions as the interlayer insulating film 105 shown in FIG. 1, and has a film thickness of about 1000Å. FIG. 2B shows a step of forming an impurity-doped layer 206 by obliquely implanting impurity ions.

【0033】斜めイオン打ち込みは、不純物としてはボ
ロン(B)を用い、基板に垂直な方向に対して70度の
角度で、ゲート電極層203のパターンに対して垂直な
2方向から加速電圧360keVでそれぞれドーズ量5
×1014のイオン打ち込みを行っている。
In the oblique ion implantation, boron (B) is used as the impurity, and the acceleration voltage is 360 keV from two directions perpendicular to the pattern of the gate electrode layer 203 at an angle of 70 degrees with respect to the direction perpendicular to the substrate. 5 doses each
Ion implantation of × 10 14 is performed.

【0034】図1(b)で示したのと同様に、適当なイ
オン打ち込みの条件を選択することにより、ゲート電極
との間にオフセットを設けることができる。打ち込み条
件に対する依存性に関しても、打ち込みエネルギーの絶
対値の差は見られるものの、図1(b)の場合に示した
場合と同様な傾向がみられた。
As in the case shown in FIG. 1B, an offset can be provided between the gate electrode and the gate electrode by selecting appropriate ion implantation conditions. Regarding the dependency on the implantation condition, although there is a difference in absolute value of the implantation energy, the same tendency as in the case shown in the case of FIG. 1B was observed.

【0035】図2(c)はイオン打ち込みにより薄膜ト
ランジスタのソース・ドレイン領域を形成する工程を示
したものである。
FIG. 2C shows a step of forming source / drain regions of a thin film transistor by ion implantation.

【0036】不純物イオンの斜め打ち込み後、フォトリ
ソ工程によりレジスト207を形成する。レジスト20
7のパターンは、薄膜トランジスタのソースを形成する
側はゲート電極層204の段差部よりもゲート電極層側
にパターンの端が位置する様にし、ドレインを形成する
側はゲート電極204と不純物をドープした領域206
の間に設けたオフセットを覆う位置にパターンの端が位
置する様に設けている。このレジストを打ち込みマスク
として2弗化ボロン(BF2)イオンの打ち込みを行
い、ドレイン側のみにオフセット領域を設ける形で薄膜
トランジスタのソース208及びドレイン209を形成
している。
After obliquely implanting the impurity ions, a resist 207 is formed by a photolithography process. Resist 20
In the pattern No. 7, the side of the thin film transistor on which the source is formed is positioned so that the end of the pattern is located on the gate electrode layer side of the step portion of the gate electrode layer 204, and the side on which the drain is formed is doped with the gate electrode 204 and impurities. Area 206
The end of the pattern is provided so as to cover the offset provided between the patterns. Boron difluoride (BF2) ions are implanted using this resist as an implantation mask to form the source 208 and the drain 209 of the thin film transistor in such a manner that an offset region is provided only on the drain side.

【0037】図2(d)は薄膜トランジスタの完成した
状態を示したもので、薄膜トランジスタのソース・ドレ
インを形成するためのイオン打ち込みを行った後、レジ
スト207を剥離し、イオン打ち込みにより導入した不
純物の活性化のための熱処理を行った後、コンタクトホ
ール、配線層210の順序で形成している。
FIG. 2D shows a completed state of the thin film transistor. After the ion implantation for forming the source / drain of the thin film transistor is performed, the resist 207 is peeled off and the impurities introduced by the ion implantation are removed. After heat treatment for activation is performed, the contact hole and the wiring layer 210 are formed in this order.

【0038】不純物の活性化のための熱処理は、窒素雰
囲気中で700℃2時間の処理を行った後に、その状態
から5℃/分の速度で850℃まで昇温し、20分の処
理を行っている。
The heat treatment for activating the impurities is carried out by treating at 700 ° C. for 2 hours in a nitrogen atmosphere, then raising the temperature from that state to 850 ° C. at a rate of 5 ° C./min, and treating for 20 minutes. Is going.

【0039】コンタクトホール及び金属配線層210の
形成は、図1(d)に示したのと同様な方法により行っ
ている。
The contact hole and the metal wiring layer 210 are formed by the same method as shown in FIG.

【0040】上述した実施例では薄膜トランジスタ単体
の作製方法についてのみ説明したが、全ての工程が90
0℃以下の温度で構成されており、他の素子を形成した
シリコン基板上に作製するこが可能である。このため、
SRAMの負荷様のトランジスタ等の用途にも適用でき
るものである。
In the above-described embodiments, only the method of manufacturing a thin film transistor is described, but all the steps are 90%.
It is configured at a temperature of 0 ° C. or lower, and can be manufactured on a silicon substrate on which other elements are formed. For this reason,
It can also be applied to applications such as SRAM load transistors.

【0041】[0041]

【発明の効果】以上説明した様に本発明によれば、再現
性良く薄膜トランジスタのドレイン側のオフセットを形
成する事が可能となり、オフ時のリーク電流を低く抑え
る必要のある用途に対して、このオフセットの大きさ最
小限に抑えることができる様になった。このため薄膜ト
ランジスタの駆動能力の向上を図ることが可能となり、
素子の面積を縮小並びにより高い集積度を持ったデバイ
スに適用することが可能となった。
As described above, according to the present invention, it is possible to form the drain side offset of the thin film transistor with good reproducibility, and for the application in which it is necessary to keep the leak current at the time of OFF low. The amount of offset can now be minimized. Therefore, it becomes possible to improve the driving capability of the thin film transistor,
It has become possible to reduce the element area and apply it to devices with higher integration.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例における半導体装置の製造工程
の一例示す工程断面図である。
FIG. 1 is a process sectional view showing an example of a manufacturing process of a semiconductor device in an example of the present invention.

【図2】本発明の実施例における半導体装置の製造工程
の他の一例を示す工程断面図である。
FIG. 2 is a process sectional view showing another example of the manufacturing process of the semiconductor device according to the embodiment of the invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101、201 ・・・絶縁性基板 102、202 ・・・多結晶シリコン層 103、203 ・・・ゲート絶縁膜 104、204 ・・・ゲート電極層 105、205 ・・・層間絶縁膜 106、206 ・・・不純物をドープした領域 107、207 ・・・レジスト 108、208 ・・・ソース 109、209 ・・・ドレイン 110、210 ・・・配線層 101, 201 ... Insulating substrate 102, 202 ... Polycrystalline silicon layer 103, 203 ... Gate insulating film 104, 204 ... Gate electrode layer 105, 205 ... Interlayer insulating film 106, 206. ..Impurity-doped regions 107, 207 ... Resists 108, 208 ... Sources 109, 209 ... Drains 110, 210 ... Wiring layers

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/265 8617−4M H01L 21/265 V ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Internal reference number FI Technical display location H01L 21/265 8617-4M H01L 21/265 V

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 絶縁ゲート型半導体装置のチャネル領域
がシリコンを主体とする多結晶半導体で形成された半導
体装置の製造方法に於て、少なくとも、チャネル領域を
含むシリコンを主体とした多結晶半導体層を形成する工
程と、ゲート絶縁膜を形成する工程と、ゲート電極を形
成する工程と、ゲート電極を透過するエネルギーで基板
に垂直な方向に対して30度以上の角度を持った不純物
イオンの打ち込みを行う工程を有することを特徴とする
半導体装置の製造方法。
1. A method of manufacturing a semiconductor device, wherein a channel region of an insulated gate semiconductor device is formed of a polycrystalline semiconductor mainly containing silicon, and a polycrystalline semiconductor layer mainly including silicon including at least the channel region. Forming a gate insulating film, forming a gate insulating film, forming a gate electrode, and implanting impurity ions having an angle of 30 degrees or more with respect to a direction perpendicular to the substrate by energy transmitted through the gate electrode. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising the step of:
【請求項2】 絶縁ゲート型半導体装置のチャネル領域
がシリコンを主体とする多結晶半導体で形成された半導
体装置の製造方法に於て、少なくとも、ゲート電極を形
成する工程と、ゲート絶縁膜を形成する工程と、チャネ
ル領域を含むシリコンを主体とした多結晶半導体層を形
成する工程と、絶縁膜層を形成する工程と、ゲート電極
を透過するエネルギーで基板に垂直な方向に対して30
度以上の角度を持った不純物イオンの打ち込みを行う工
程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. A method of manufacturing a semiconductor device in which a channel region of the insulated gate semiconductor device is formed of a polycrystalline semiconductor mainly containing silicon, and at least a step of forming a gate electrode and forming a gate insulating film. Process, a process for forming a polycrystalline semiconductor layer mainly containing silicon including a channel region, a process for forming an insulating film layer, and 30 for a direction perpendicular to the substrate by energy transmitted through the gate electrode.
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising a step of implanting impurity ions having an angle of not less than 100 degrees.
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