JPH0691032B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH0691032B2
JPH0691032B2 JP14139685A JP14139685A JPH0691032B2 JP H0691032 B2 JPH0691032 B2 JP H0691032B2 JP 14139685 A JP14139685 A JP 14139685A JP 14139685 A JP14139685 A JP 14139685A JP H0691032 B2 JPH0691032 B2 JP H0691032B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明半導体装置の製造方法を以下の項目に従って説明
する。
A.産業上の利用分野 B.発明の概要 C.従来技術[第4図] D.発明が解決しようとする問題点[第4図] E.問題点を解決するための手段 F.実施例[第1図乃至第3図] a.製造方法[第1図乃至第3図] b.作用 G発明の効果 (A.産業上の利用分野) 本発明は新規な半導体装置の製造方法、特に、透明基板
上の半導体層にその半導体層表面に形成された不純物含
有層内の導電性不純物をエネルギービームにより加熱す
ることによって選択的にドープする半導体装置の製造方
法に関するものである。
(B.発明の概要) 本発明半導体装置の製造方法は、透明基板上に形成され
た半導体層にその表面に形成された不純物含有層内の導
電性不純物をレーザービーム等のエネルギービームによ
る加熱によってドーピングする半導体装置の製造方法に
おいて、上記半導体層への不純物のドーピングと、半導
体層を不純物をドーピングしない領域を含めて熱処理す
ることとを一つの工程で同時に行うようにするために、
透明基板の表面上に半導体層及びマスク層を形成し、更
に不純物含有層を半導体層呼びマスク層上に形成し、そ
の後、上記透明基板の裏側から上記半導体層にレーザビ
ーム等のエネルギービームを照射することにより半導体
層を不純物をドーピングする領域及びドーピングをしな
い領域を含め加熱するものである。
(C.従来技術)[第4図] MOSトランジスタ等のデバイスにおいて寄生容量を減少
させるためのセルフアライメントゲートの形成にはイオ
ン注入による不純物ドーピング法が一般に用いられてい
る。
しかし、製造プロセスを簡単にするうえでは導電性不純
物を含有したPSG膜あるいはBSG膜等の不純物含有層を半
導体基板上に形成し、該不純物含有層内のリンPあるい
はホウ素B等の導電性不純物をシリコン半導体基板表面
に拡散させるドーピング法が望ましいといえる。ところ
で、リンPあるいはホウ素B等をシリコン半導体基板中
へ拡散させるには800℃以上の温度で加熱することが必
要である。従って、このような不純物ドーピング法は低
融点のガラス基板上に半導体素子を形成するデバイス
(多結晶SiTFT、SOIデバイス、アモルファスSiTFT等)
の製造のためのドーピングには用いることは難しかっ
た。
しかし、レーザビームで局部加熱することによりデバイ
スに対してもその不純物ドーピング法を適用する技術が
開発され、例えば、特開昭52−36468号公報等により紹
介されている。第4図(A)乃至(D)はその不純物ド
ーピング法を用いたMOSトランジスタの製造方法を工程
順に示す断面図である。
(A)ガラス基板aの表面に多結晶シリコン膜bを形成
し、該多結晶シリコン膜bを単結晶化した後、該シリコ
ン膜b表面上にゲート絶縁膜cとアルミニウムからなる
ゲート電極dとを形成する。第4図(A)はゲート絶縁
膜c及びゲート電極dを形成した後の状態を示す。
(B)次に、ガラス基板aの表面上に例えばPSG膜(N
チャンネルの場合)eをコーティングする。第4図
(B)はPSG膜eのコーティング後の状態を示す。
(C)次に、第4図(C)に示すように基板a表面にレ
ーザビームを照射してPSG膜eを加熱することによりPSG
膜e内の導電性不純物たるリンPをシリコン膜b内に拡
散させる。すると、ゲート電極dがマスクとなり、シリ
コン膜bのゲート電極d下の部分を除く領域の表面部に
リンPが拡散され、ソース領域f、ドレイン領域gが形
成される。
(D)その後、PSG膜eにコンタクトホールh、hを形
成し、しかる後、アルミニウムからなるソース電極i及
びドレイン電極jを形成する。第4図(D)はソース電
極i及びドレイン電極jを形成した後の状態を示す。
このようなMOSトランジスタの製造方法によれば、ガラ
ス基板a表面のPSG膜e、半導体層bをきわめて局部的
にしかも高温に加熱することができるので、低融点基板
であるガラス基板aを溶融させることなく半導体層bを
拡散に必要な温度にして不純物拡散を行ないソース領域
f及びドレイン領域gを形成することができる。従っ
て、PSG膜あるいはBSG膜等の不純物含有層を形成し、該
不純物含有層から半導体層に導電性不純物を拡散させて
必要な半導体領域を形成するというドーピング法を多結
晶SiTFT等低融点材料を基板とするデバイスの製造に適
用することができる。
(D.発明が解決しようとする問題点)[第4図] ところで、第4図に示した従来のドーピング法による低
融点材料を基板とするデバイスの製造方法によれば、レ
ーザビームをガラス基板aに対してその表面側から照射
するので多結晶シリコン膜bのチャンネル(即ち、ゲー
ト電極dの下側の領域)へ向うレーザビームがゲート電
極dによって遮られ、拡散時にそのチャンネルの部分が
加熱されない。従って、ガラス基板a上に多結晶シリコ
ン膜bを形成した後ゲート電極d、ゲート絶縁膜cを形
成する前にその多結晶シリコン膜bを単結晶化するため
の前述の工程[工程(A)参照]を必要とする。しか
し、製造工程数を少なくし、MOSトランジスタ等のデバ
イスの製造コストの低減を図ることが要請されているの
に単にガラス基板a上に形成した多結晶シリコン膜bの
単結晶化を図るためだけに特別の工程を設けることは好
ましいことではない。
本発明はこのような問題点を解決すべく為されたもの
で、透明基板上の半導体層への不純物のドーピングと、
半導体層を不純物をドーピングしない領域を含めて熱処
理することとを一つの工程で同時に行うことができ、従
って、製造工程が少なくて済む新規な半導体装置の製造
方法を提供することを目的とする。
(E.問題点を解決するための手段) 本発明半導体装置の製造方法は、上記問題点を解決する
ため、透明基板の表面上に半導体層及びマスク層を形成
し、更に不純物含有層を半導体層及びマスク層上に形成
した後、上記透明基板の裏側から上記半導体層にレーザ
ビーム等のエネルギービームを照射することにより半導
体層を不純物をドーピングする領域及びドーピングをし
ない領域を含め加熱するものである。
従って、本発明半導体装置の製造方法によれば、不純物
ドーピング時に半導体層がエネルギービームにより透明
基板の裏側から照射されるので、半導体層はマスク層と
対応する領域もマスク層と対応しない領域と同様に加熱
され、熱処理される。従って、半導体層に対する不純物
ドーピングと熱処理とを同一工程で同時に行うことがで
きる。依って、透明基板上の半導体層を結晶化のための
熱処理をするためだけに特別の工程を設ける必要がな
く、透明基板上に形成するMOSトランジスタ等のデバイ
スの製造工数の低減を図ることができる。
(F.実施例)[第1図乃至第3図] 以下に、本発明半導体装置の製造方法を添附図面に示し
た実施例に従って詳細に説明する。
(a.製造方法)[第1図乃至第3図] 第1図(A)乃至(C)は本発明半導体装置の製造方法
をMOSトランジスタの製造に適用した一つの実施例を工
程順に示すものである。
(A)ガラス基板1の表面に多結晶シリコン膜2を形成
し、次いで、該多結晶シリコン膜2上にゲート絶縁膜を
成すシリコン酸化膜3を形成する。次いで、シリコン酸
化膜3上にアルミニウムからなるゲート電極4を形成
し、シリコン酸化膜3のゲート電極5下以外の部分を除
去する。その後、多結晶シリコン膜2及びゲート電極4
上にPSG膜5を形成する。尚、上記ガラス基板1上には
多結晶ではなく、アモルファスのシリコン膜を形成する
ようにしても良い。第1図(A)はPSG膜5の形成後の
状態を示す。
(B)ガラス基板1の裏面にレーザビームを照射するこ
とによりPSG膜5と多結晶シリコン膜2との界面を加熱
する。それにはレーザビームの波長をシリコン光吸収係
数が大きい(103cm-1以上)700nm以下にする。これによ
り、ガラス基板1をその溶融温度(800℃)以下(例え
ば700℃)に保ちつつPSG膜5から多結晶シリコン膜2内
へ導電性(N型)不純物たるリンPが拡散され、N+型の
ソース領域6及びドレイン領域7が形成される。しか
し、チャンネルの部分への不純物ドーピングはゲート電
極4により遮ることができる。そして、ソース領域6及
びドレイン領域7を形成する際多結晶シリコン膜2は全
体的に、即ち、ゲート電極4下であるなしに関係なくレ
ーザビームによって加熱され、結晶化される。
尚、ここで、レーザビームを利用した加熱によって不純
物ドーピングでき、活性化することができることを裏付
ける試験結果が得られているので、その試験結果につい
て説明する。第2図は試験対象を示す断面図で、同図に
おいて11はガラス基板、12はガラス基板11上に形成され
たアモルファスシリコン膜(a−Si=H、膜厚1000Å)
で、プラズマCVDにより形成されている。13はシリコン
膜12上に形成されたPSG膜(膜厚3000Å、N型不純物で
あるリンPの濃度1atomic%)である。そして、このガ
ラス基板11上のアモルファスシリコン膜12、PSG膜13に
対してXeClエキシマレーザ(波長308nm、照射時間35n s
ec、レーザエネルギー180mJ/cm2)を照射した場合の上
記アモルファスシリコン膜12の導電率の変化を第3図に
示す。その試験の結果、導電率が10-4(Ωcm)-1から0.
5(Ωcm)-1まで上昇し、アモルファスシリコン膜12が
レーザビームによる不純物ドーピングによってPSG膜13
から拡散された導電性不純物により導電性を付与される
ことが判明した。
しかして、このレーザビームによる加熱によって行う不
純物ドーピングでゲート電極4をマスクとしたセルフア
ライメントによりソース領域6及びドレイン領域7を形
成することができるのであり、そして、多結晶のシリコ
ン膜2はチャンネルの部分を含めて全体的にレーザビー
ムにより加熱されて結晶化される。第1図(B)はソー
ス領域6及びドレイン領域7)の形成及びシリコン膜2
の結晶化が終了したときの状態を示す。
(C)その後、PSG膜5に対する選択的エッチングによ
りコンタクトホール8、8を形成し、その後、例えばア
ルミニウムからなるソース電極9、ドレイン電極10を形
成する。第1図(C)はソース電極9、ドレイン電極10
の形成後の状態を示す。
尚、上記実施例においては不純物含有層としてPSG膜が
形成されているが、PチャンネルMOSトランジスタを製
造する場合には、不純物含有層として例えばBSG膜等P
型不純物を含んだシリコン酸化膜等絶縁膜を形成しなけ
ればならない。そして、PSG膜あるいはBSG膜のリンPあ
るいはホウ素Bの不純物濃度は0.01〜10atomic%が好ま
しい。また、加熱用エネルギービームとしてXeClエキシ
マレーザビームが用いられているが、それに代えて例え
ばアルゴンレーザビーム(濃度480nm)を用いても良い
し、また電子ビームを用いても良く、透明基板を透過す
るビームであれば各種エネルギービームを使用でき、上
記実施例に限定されるものではない。
(b.作用) 上述したMOSトランジスタの製造方法によれば、レーザ
ビームの照射によりPSG膜5から多結晶シリコン膜2の
表面部へ導電性不純物がゲート電極4をマスクとして拡
散される。従って、その導電性不純物のゲート電極4を
マスクとする拡散によってセルアライメントでソース領
域6、7を形成することができる。そして、レーザビー
ムの照射をガラス基板1の裏側から行うので、多結晶シ
リコン膜2はゲート電極4によって遮られることなくソ
ース領域6、ドレイン領域7及びチャンネル領域が全体
的にレーザビームの照射を受けて加熱され、延いては結
晶化され、単結晶シリコン膜2となる。依って、結晶化
のためだけの熱処理工程を特別に設ける必要がなく、1
つの熱処理工程でソース領域6、ドレイン領域7を形成
するための導電性不純物のドーピング及び活性化と、多
結晶シリコン膜2のチャンネル部を含む結晶化とを同時
に行うことができ、延いてはガラス基板上に形成するMO
Sトランジスタの製造工程数を低減することができる。
(G.発明の効果) 以上に述べたところから明らかなように、本発明半導体
装置の製造方法は、透明基板の表面上に半導体層を形成
する工程と、上記半導体層上に選択的にマスク層を形成
する工程と、上記マスク層及び半導体層の表面を覆う不
純物含有層を形成する工程と、上記透明基板の裏面側か
ら上記半導体層にエネルギービームを照射することによ
り上記半導体層を熱処理すると共に上記不純物含有層か
らそれに含有された不純物を上記半導体層内へ拡散させ
る工程と、からなることを特徴とする。
従って、本発明半導体装置の製造方法によれば、不純物
ドーピング時に半導体層がエネルギービームにより透明
基板の裏側から照射されるので、半導体層はマスク層と
対応する領域もマスク層と対応しない領域と同様に加熱
され、熱処理される。従って、半導体層に対する不純物
と熱処理とを同一工程で同時に行うことができる。依っ
て、透明基板上の半導体層を結晶化等のための熱処理を
するためだけに特別の工程を設ける必要がなく、透明基
板上に形成するMOSトランジスタ等のデバイスの製造工
数の低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図(A)乃至(C)は本発明半導体装置の製造方法
の実施の一例を工程順に示す断面図、第2図はエネルギ
ービームによる不純物ドーピングの試験対象を示す断面
図、第3図は試験結果を示す図、第4図(A)乃至
(D)は従来例の一を工程順に示す断面図である。 符号の説明 1……透明基板、2……半導体層、 3、4……マスク層、 5……不純物含有層
───────────────────────────────────────────────────── 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 29/784

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】透明基板の表面上に半導体層を形成する工
    程と、 上記半導体層上に選択的にマスク層を形成する工程と、 上記マスク層及び半導体層の表面上に不純物含有層を形
    成する工程と、 上記透明基板の裏面側から上記半導体層にエネルギービ
    ームを照射することにより上記半導体層を熱処理すると
    共に上記不純物含有層からそれに含有された不純物を上
    記半導体層内へ拡散させる工程と、 からなることを特徴とする半導体装置の製造方法
JP14139685A 1985-06-27 1985-06-27 半導体装置の製造方法 Expired - Lifetime JPH0691032B2 (ja)

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