JPS63128755A - ポリＳｉ膜への不純物拡散方法 - Google Patents

Abstract

(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】 〔技術分野〕 本発明はポリＳｉ膜への不純物拡散方法に関し。

より詳しくは絶縁基板もしくは膜上に形成したポリＳｉ
膜およびアモルファスＳｉ膜をアニールして得た欠陥の
少ないポリＳｉ膜を用いて拡散長を制御できる不純物の
拡散方法に係る。

〔従来技術〕

一般に、等倍イメージセンサ−や液晶ディスプレイ等を
駆動する大面積絶縁基板上に高密度に配置された薄膜ト
ランジスター（以下、ＴＰＴと称する）あるいはＳＯＩ
は、その高速応答性能が最も重要である０通常、ＴＰＴ
の活性層やＳＯＩのＳｉ膜を構成する半導体膜としては
アモルファスＳｉ　（以下、ａ　−５ｉ：　Ｈ）膜やポ
リＳｉ（以下、ｐｏｌｙ−５ｉ）膜が用いられているが
、高速スイッチング速度が要求される場合にはａ−３ｉ
：Ｈ膜をよりもキャリア移動度の大きいｐｏｌｙ−Ｓｉ
膜が用いられている。しかし、このようなｐｏｌｙ−３
ｉ膜はその膜を構成する結晶粒界にはその内部よりも多
くの欠陥が存在する。従って、このようなｐｏｌｙ−Ｓ
ｉ膜に、通常の手段、すなわちイオンインプランテーシ
ミン、塗布型の固層拡散および気層拡散等の手段により
不純物を拡散すると、不純蝉原子が結晶粒界に多く存在
する欠陥部により速く取り込まれ、結晶粒界に沿って横
方向、縦方向に不純物が偏析した状態となり、このため
拡散長の制御が困難となるという問題点を有するもので
ある。

ちなみに、塗布型の固層拡散によってｐｏｌｙ−Ｓｉ膜
中にＰあるいはＢを拡散させてその表面抵抗を１に９７
口以下とした場合、横方向拡散長は１〜２μｍである。

そして、ＭＯＳ型のトランジスターでは、この横方向拡
散は実効チャネル長を短くし、Ｉ　ｏｎ　／　Ｉｏｆｆ
の比の低下および基板電位（Ｖｔｈ）の変動の原因とな
るものである。

〔目　　的〕

本発明は上記に示した従来の問題点を改善し、拡散長の
制御性を向上させ、これによりスイッチング特性を改善
し、基板電位の安定化を図り得るｐｏｌｙ−５Ｌ膜への
歩留りのよい不純物拡散方法を提供することを目的とす
るものである。

〔構　　成〕

本発明は絶縁基板もしくは絶縁膜上に形成するトランジ
スターの活性領域を、絶縁基板もしくは絶縁膜上に順次
積層したｐｏｌｙ−５ｉ膜およびａ　−５ｉ：　Ｈ膜を
アニールして得たｐｏｌｙ−５ｉ膜とし、このρｏｌｙ
−５ｉ膜に不純物を拡散することを特徴とするものであ
る。

第１図は本発明方法に従って結晶粒界の欠陥が少ないｐ
ｏｌｙ−５ｉ膜を形成する場合を示すものである。この
第１図において、１は石英やサファイア等を用いた絶縁
基板であり、このは絶縁基板１上にはｐｏｌｙ−５Ｌ膜
２およびａ　−ｓｉ：　Ｈ膜３が順次積層されている。

なお、絶縁基板１はＳｉＯ□膜あるいはＳｉｘＮｙ膜等
の絶縁膜であってもよい。そして、ｐｏｌｙ−５Ｌ膜２
は減圧ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等の方法により製膜
することができるが、製膜条件の操作により膜を構成す
るρｏｌｙ−５ｉ結晶の配向性、結晶粒サイズ等を制御
するようにすることが好ましい。また、　　ａ−５ｉ：
Ｈ膜３は同様に減圧ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法によっ
て製膜する。

こうして第１図のような絶縁基板１もしくは絶縁膜上に
ｐｏｌｙ−３ｉ膜２およびａ　−５ｉ：　Ｈ膜３が積層
された積層体をアニール処理に供する。このアニール処
理はＨａ　、　Ｎ２ガス等の不活性雰囲気にて温度８０
０〜１０００℃で０．５〜１時間保持後徐冷して行う。

この温度および加熱条件は製膜したｐｏｌｙ−５ｉ膜２
の結晶の欠陥除去、およびａ−５ｉ：Ｈ膜３の結晶化が
完全に行われるようにするものとすることは勿論である
。

これにより、ｐｏｌｙ−５ｉ　２の結晶粒界に多数存在
していた欠陥が解消するとともにａ−５ｉ：Ｈａの結晶
化が進み、全体として明瞭な粒界が認識されない程にち
みつなｐｏｌｙ−３Ｌ膜４が得られる。

従って、このアニール後のρｏｌｙ−５ｉ膜４にイオン
インプランテーション、塗布型固層拡散法、気層拡散法
等の通例の手段によりＰ、Ｂ、Ａｓ等の不純物を拡散さ
せた場合、欠陥に起因する不純物の優先的な拡散が防止
され、横方向拡散長が短くなる。

第２図は上記のようにしてアニール処理したｐｏｌｙ−
５ｉ膜４を活性領域とするＭＯ８型トランジスターを示
すものである。この第２図において、ｐｏｌｙ−５ｉ膜
４をパターニングした活性領域上に熱酸化膜５およびｐ
ｏｌｙ−５Ｌゲート電極６を形成し、次いでセルフアラ
イメントによってソース、ドレイン領域に不純物拡散を
行う。この際、上述のように横方向拡散長が短くなり、
良好な不純物拡散が行えるようになる。その後、ＭＯ８
型トランジスターの通常の製法に従って眉間絶縁膜７を
積層し、コンタクトホールを開孔した後、金属膜８を積
層し、パターニングして電極を形成してＭＯ８型トラン
ジスターが完成する。なお、第２図ではＭＯ８型トラン
ジスターの片側トランジスタ一部のみを示しである。

このようにしてＭＯ８型トランジスター等の素子製造に
際して本発明による不純物拡散法を適用すれば、不純物
の横方向拡散長が短くなるため、Ｉ　ｏｎ／　Ｉ　ｏｆ
ｆ比が大きくなってスイッチング特性が向上し、また歩
留りも向上するようになる。

次に実施例を示す。

実施例１ 石英基板１上に以下の条件にてｐｏｌｙ−５ｉ膜２とａ
　−５ｉ：　Ｈ膜３とを積層し、アニール処理を行った
。

（ａ　）　ｐｏｌｙ−３ｉ製膜 減圧ＣＶＤ法 ガス：　ＳｉＨ４／Ｈ２＝２５ｓｅｃｍ／１２０ｓｅｃ
ｍ温度：６７５℃ 圧カニ　０，１２ｔｏｒｒ 膜厚：５００人 （ｂ　）　ａ　−５ｉ：　Ｈ製膜 減圧ＣＶＤ法 ガス：　５ｉＨ４（１００％）＝２００ｓｅｃｍ温度：
５４５℃ 圧カニ　０．２ｔｏｒｒ 膜厚：　３０００人 （ｃ）アニール処理 温度：　１０５０℃ 雰囲気：　Ａｒ（４Ｑ　／ｍ１ｎ） 圧カニ大気圧 時間：３時間 以上の（ａ）〜（Ｃ）プロセスによって得られたｐｏｌ
ｙ−５ｉ膜４を活性領域としたＭＯ８型トランジスター
を以下の条件にて作製した。

（ｄ）熱酸化膜５形成 温度：　１０００℃ 時間＝９０分 雰囲気：ｄｒｙＯ２ 膜厚：　１０００人 （ｅ　）　ｐｏｌｙ−５Ｌゲート電極６形成ＬＰ−ＣＶ
Ｄ法 ガス：　ＳｉＨ４＝１５０ｓｅｃｍ 温度：６２５℃ 膜厚：　３０００人 （ｆ）拡散領域形成 イオンインプランテーション （ｎ型・・・Ｐ、ｐ型・・・Ｂ） 注入エネルギー：１０〜３０ＫｅＶ ドーズ量：　Ｉ　Ｘｌ０１ｓ−”（ａｎ”）−１電流＝
４００μＡ （ｇ）層間絶縁膜７形成 減圧ＣＶＤ法 ガス：　５ｉＨＪＯ，＝２０ｓｅｃｍ／８０ｓｃｃｍ温
度：４２５℃ 圧カニ　１，０ｔｏｒｒ 膜厚：　７０００人 （ｆ）ＡＱ電極形成 真空蒸着法 圧カニ５Ｘ１０’ｔｏｒｒ 膜厚：　７０００人 得られたＭＯ８型トランジスターは拡散領域からゲート
下への不純物の横拡散長が０．３μｍであり、Ｉ　ｏｎ
／　Ｉ　ｏｆｆが大きく、基板電位も安定したものであ
った。

実施例２ 拡散領域形成工程をイオンインプランテーションから以
下の条件の塗布型固層拡散法に代えた以外は実施例１と
同様にしてＭＯ８型トランジスターを作製した。

ｎ型：塗布型Ｐ　Ｓ　Ｇ　（Ｐ−５９２５０）ｐ型：塗
布型Ｂ　Ｓ　Ｇ　（Ｂ−５９２２０）温度＝９００℃ 時間：１０分 雰囲気：ＮＪ 得られたＭＯ３型１〜ランシスターにおける不純物の横
拡散長は０．５μＩであった。

〔効　　果〕

以上のような本発明によれば、不純物が拡散されるべき
ｐｏｌｙ−５ｉ膜が積層されたｐｏｌｙ−５ｉ膜とａ　
−５ｉ：　Ｈ膜とをアニール処理して得た結晶粒界に欠
陥の少なくなったｐｏｌｙ−５Ｌ膜であるため、不純物
がこのｐｏｌｙ−５ｉ膜中に拡散長の制御が容易に拡散
することができ、Ｉ　ｏｎ／　Ｉ　ｏｆｆ比を大きくす
ることができるためスイッチング特性が向上するととも
に歩留りも向上するという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における不純物を拡散すべきｐｏｌｙ−
５Ｌ膜を作製する手段の説明図である。 第２図は本発明方法を用いて作製したＭＯ８型トランジ
スターを示す断面説明図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、絶縁基板もしくは絶縁膜上に形成するトランジスタ
   ーの活性領域を、絶縁基板もしくは絶縁膜上に順次積層
   したポリＳｉ膜およびアモルファスＳｉ膜をアニールし
   て得たポリＳｉ膜とし、このポリＳｉ膜に不純物を拡散
   することを特徴とするポリＳｉ膜への不純物拡散方法。