JP3030367B2

JP3030367B2 - 半導体装置およびその作製方法

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Publication number: JP3030367B2
Application number: JP5200253A
Authority: JP
Inventors: 聡寺本
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 1993-07-20
Filing date: 1993-07-20
Publication date: 2000-04-10
Anticipated expiration: 2015-04-10
Also published as: JPH0738115A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、絶縁基板（本明細書で
は絶縁性の表面を有する物体全体を指し、特に断らない
かぎり、ガラス等の絶縁材料のみならず、半導体や金属
等の材料上に絶縁物層を形成したものも意味する）上に
絶縁ゲイト型半導体装置およびそれらが多数形成された
集積回路を形成する方法に関する。本発明による半導体
装置は、液晶ディスプレー等のアクティブマトリクスや
イメージセンサー等の駆動回路、あるいはＳＯＩ集積回
路や従来の半導体集積回路（マイクロプロセッサーやマ
イクロコントローラ、マイクロコンピュータ、あるいは
半導体メモリー等）における薄膜トランジスタ（ＴＦ
Ｔ）として使用されるものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、アクティブマトリックス型の
液晶表示装置やイメージセンサー等のガラス基板上に集
積化された装置にＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を利用す
る構成が広く知られている。図３に従来のＴＦＴの断面
の概略および作製工程の例を示す。図３に示されている
のは、ガラス基板上に設けられた薄膜珪素半導体を用い
た絶縁ゲイト型電界効果トランジスタ（以下単にＴＦＴ
という）である。以下にその作製工程を簡単に説明す
る。図３（Ａ）において、３０１がガラス基板であり、
このガラス基板３０１上に下地の酸化珪素膜３０２（２
０００Å厚程度）が形成され、さらにその上に珪素半導
体膜により構成される島状の活性層３０３が形成され
る。この珪素半導体膜は、５００〜２０００Å程度の厚
さであり、非晶質（アモルファス）または結晶性（多結
晶や微結晶等）を有している。そして活性層上にはゲイ
ト絶縁膜を構成する酸化珪素膜３０４が１０００〜１５
００Å程度の厚さで形成される。

【０００３】次に、ゲイト電極３０５がドーピングされ
た多結晶シリコンやタンタル、チタン、アルミニウム等
で形成される。（図３（Ｂ））さらに、このゲイト電極をマスクとして、イオンドーピ
ング等の手段によって不純物元素（リンやホウ素）を導
入し、自己整合的にソース／ドレイン領域（不純物領
域）３０６が活性層３０３に形成される。不純物が導入
されなかったゲイト電極の下の活性層領域はチャネル形
成領域３０７となる。（図３（Ｃ））さらに、レーザーもしくはフラッシュランプ等の熱源に
よって、ドーピングされた不純物の活性化をおこなう。
（図３（Ｄ））

【０００４】次に、プラズマＣＶＤ、ＡＰＣＶＤ等の手
段によって酸化珪素膜を形成し、これを層間絶縁物３０
７とする。さらに、層間絶縁物を通して、ソース／ドレ
イン領域にコンタクトホールを形成し、アルミニウム等
の金属材料によって、ソース／ドレインに接続する配線
・電極３０８を形成する。（図３（Ｅ））

【０００５】このような従来のＴＦＴにおいては、特性
（特に電界移動度やサブスレシュホールド特性（Ｓ
値））を改善するには、ソース／ドレイン領域のシート
抵抗を低減することが必要であった。そのためには、不純物のドーピング量（濃度）を多くする。活性化のエネルギー（レーザーやフラッシュランプの
強度）を十分に大きくする。チャネル形成領域３０７と金属電極３０８までの距離
（図中にｚと表示）を縮める。という３つのことが考えられてきた。

【０００６】しかしながら、に関しては、ドーピング
量を増加させると、処理時間が増えてスループットが低
下し、また、活性層やゲイト絶縁膜３０４に対するダメ
ージが大きくなるという問題があった。特に、不純物導
入手段として、ドーピング元素を含有する気体をプラズ
マ状にして、これを加速して注入するという方法（イオ
ンドーピング法もしくはプラズマドーピング法）を用い
る場合には、量産性は優れるものの、加速されるイオン
には、水素やその他の元素も多数含まれ、基板が加熱さ
れやすいという問題があった。特にプラズマの密度を高
くするとこの問題が顕著になった。

【０００７】そして、ドーピングの際に、素子が加熱さ
れてダメージを受け、あるいは、ドーピングのマスクと
してフォトレジストを使用した場合には、これが炭化し
てその除去が著しく困難となることが問題であった。

【０００８】また、に関しても、エネルギーが大きな
場合には活性層やゲイト電極が剥離したりしてＴＦＴの
歩留りを低下させる原因となった。また、スループット
も低下した。例えば、レーザーを用いる場合において
は、レーザーのエネルギー自体は大きく変更できないた
め、ビームの集束度を上げて、エネルギー密度を増やす
ことが必要となる。このことは必然的にビームの面積を
小さくすることとなり、同じ面積を処理するのに要する
時間が長くなるのである。

【０００９】さらに、に関しては、マスク合わせの精
度によって決定されるもので、極端な改善は望めなかっ
た。特に基板としてガラス基板を用いた場合には、加熱
工程（各種アニール工程が必要とされる）におけるガラ
ス基板の縮みがマスク合わせに際して大きな問題とな
る。例えば、１０ｃｍ角以上のガラス基板に対して、５
００℃程度の熱処理を加えると、数μｍ程度は簡単に縮
んでしまう。従って、距離ｚは２０μｍ程度としてマー
ジンをとっているのが現状である。しかも、ｚが小さな
場合にはゲイト電極３０５とソース／ドレイン電極３０
８との間の寄生容量が大きくなって、ＴＦＴの特性に好
ましからぬ影響を与えた。

【００１０】また、ソース／ドレイン領域３０６へのコ
ンタクトホールの形成を行う場合、コンタクトホールを
確実に形成するために、ややオーバー気味にエッチング
をおこなうことが要求され、したがって、ｚで示される
距離を無闇に短くすることはできない。以上述べたよう
に、従来のＴＦＴにおいては、ソース／ドレイン領域の
寄生抵抗これ以上、低くすることは非常な困難をきわめ
ていた。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
な問題を解決し、実質的にチャネル形成領域とソース／
ドレイン電極との間を縮め、かつ、この間の抵抗を低下
させることによって、高い特性を得ることができるＴＦ
Ｔを得ることを課題とする。さらに、量産性に優れつつ
上記の課題を達成することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明においては、ゲイ
ト電極の少なくとも側面、好ましくは側面と上面にゲイ
ト電極を酸化することによって、酸化物被膜を形成す
る。この酸化物被膜は絶縁性に優れていることが好まし
い。そして、このゲイト電極の酸化物のさらに外側に概
略三角形状の絶縁物を形成する。この概略三角形状の絶
縁物の幅は１μｍ以下が好ましい。そして、この概略三
角形状の絶縁物にあわせて（自己整合的に）シリサイド
をソース／ドレイン領域に密着して形成する。このシリ
サイドは比抵抗がドーピングされた多結晶シリコンより
も格段に小さいため、非常に薄いものであっても抵抗は
十分に小さい。

【００１３】本発明ではシリサイドを構成する金属材料
は、そのシリサイドがシリコン半導体に対してオーミッ
クもしくはオーミックに近い低抵抗なコンタクトを形成
できるような材料であることが望まれる。具体的には、
モリブテン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、プラチナ
（白金、Ｐｔ）、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、コ
バルト（Ｃｏ）が適当である。本発明を実施するには、
これらの金属のうちの少なくとも１つとシリコンを反応
させてシリサイドとする。

【００１４】図１は上記の技術思想を具体化した例で、
上記構成のＴＦＴを得るための工程をも示している。こ
れを用いて本発明を説明する。基板１０１上には、公知
の手段によって下地酸化膜１０２、ソース／ドレイン領
域１０３、チャネル形成領域１０４、ゲイト絶縁膜１０
５およびアルミニウム、チタン、タンタル等の金属や合
金を主成分とするゲイト電極１０６が形成される。そし
て、ゲイト電極の周囲にはゲイト電極の酸化物層１０７
が形成される。酸化物層の形成には熱酸化もしくは陽極
酸化が適している。特に、アルミニウム、チタン、タン
タルを主成分とする金属、合金をゲイト電極に用いる場
合には陽極酸化法によって酸化物層を得ることが望まし
い。不純物のドーピングはこの酸化物層１０７に対して
自己整合的におこなわれるため、ソース／ドレイン領域
とゲイト電極とは、オフセット状態となる。（図１
（Ａ））

【００１５】本発明において陽極酸化法を採用する場合
には、ゲイト電極の材料を選択することが陽極酸化物の
種類を決定することでもあるので重要である。本発明で
は、ゲイト電極としては、アルミニウム、チタン、タン
タル、シリコンのような純粋な金属やそれらに少量の添
加物を添加した合金（例えば、アルミニウムに１〜３％
のシリコンを加えた合金や、シリコンに１０００ｐｐｍ
〜５％の燐を加えた合金）、あるいは珪化タングステン
（ＷＳｉ₂）や珪化モリブテン（ＭｏＳｉ₂）等の導電
性珪化物、さらには窒化チタンに代表される導電性窒化
物が使用できる。なお、本明細書では、特に断らない限
り、例えば、アルミニウムといえば、純粋なアルミニウ
ムだけでなく、１０％以下の添加物を含有するものも含
むものとする。シリコンや他の材料についても同じであ
る。

【００１６】本発明では、これらの材料を単独で使用し
た単層構造のゲイト電極を用いてもよいし、これらを２
層以上重ねた多層構造のゲイト電極としてもよい。例え
ば、アルミニウム上に珪化タングステンを重ねた２層構
造や窒化チタン上にアルミニウムを重ねた２層構造であ
る。各々の層の厚さは必要とされる素子特性に応じて実
施者が決定すればよい。

【００１７】次に絶縁性の被膜１０８を形成する。この
被膜はゲイト電極側面への被覆性が優れていることが重
要である。（図１（Ｂ））そして、この絶縁性被膜をドライエッチング法等の手段
によって異方性エッチングする。すなわち、垂直方向の
みを選択的にエッチングする。この結果、ソース／ドレ
イン領域の表面は露出され、ゲイト電極（周囲の酸化物
層１０７を含む）の側面に概略三角形状の絶縁物１０９
が残る。（図１（Ｃ））

【００１８】この概略三角形状の絶縁物１０９の寸法、
特にその幅は、予め成膜される絶縁性被膜１０８の厚さ
と、エッチング条件と、ゲイト電極（周囲の酸化物層１
０７を含む）の高さ（この場合酸化物層１０７の厚さも
含まれる）とによって決定される。絶縁性被膜１０８の
値は２０００Å〜２００００Å程度が一般的であるが、
実施態様に合わせて決めればよい。また、得られる絶縁
物１０９の形状は、三角形状に限定されるものではな
く、絶縁性被膜１０８のステップカバレージや膜厚によ
ってその形状が変化する。例えば、膜厚が小さな場合
は、方形状となる。しかし、簡単のため以下明細書中で
は、絶縁物１０９のことを図面に示すように概略三角形
状の絶縁物ということとする。

【００１９】次に、前面に適当な金属、例えば、チタ
ン、モリブテン、タングステン、白金、パラジウム等の
被膜１１０を基板前面に形成する。（図１（Ｄ））

【００２０】そして、適切な温度でのアニールやレーザ
ーもしくはフラッシュランプ等でのアニール等によって
この金属膜とソース／ドレイン領域のシリコンとを反応
させてシリサイド層を形成する。金属膜は、その他の材
料、例えば、酸化珪素や窒化珪素、あるいはゲイト電極
の酸化物層１０７を構成する酸化アルミニウムや酸化チ
タン、酸化タンタル等とは反応しないで、金属状態のま
まである。このように、基板上にはシリサイドと金属膜
とが同時に存在するが、適当なエッチャントによって、
金属膜のみを選択的にエッチングすることができる。こ
の際に、ゲイト電極の上面に酸化物層１０７が存在する
ことは重要である。というのは、この酸化物層によっ
て、金属膜１１０とゲイト電極１０６が直接に反応しな
いからである。このようにして、ソース／ドレイン領域
に密着してシリサイド層１１１のみが残される。（図１
（Ｅ））

【００２１】なお、レーザー等の強光を金属膜に照射
し、下に存在するシリコン半導体膜と反応させてシリサ
イドとする場合には、パルス状のレーザーが好ましい。
連続発振レーザーでは照射時間が長いので、熱によって
被照射物が熱によって膨張することによって剥離するよ
うな危険がある。

【００２２】パルスレーザーに関しては、Ｎｄ：ＹＡＧ
レーザー（Ｑスイッチパルス発振が望ましい）のごとき
赤外光レーザーやその第２高調波のごとき可視光、Ｋｒ
Ｆ、ＸｅＣｌ、ＡｒＦ等のエキシマーを使用する各種紫
外光レーザーが使用できるが、金属膜の上面からレーザ
ー照射をおこなう場合には金属膜に反射されないような
波長のレーザーを選択する必要がある。もっとも、金属
膜が極めて薄い場合にはほとんど問題がない。また、レ
ーザー光は、基板側から照射してもよい。この場合には
下に存在するシリコン半導体膜を透過するレーザー光を
選択する必要がある。

【００２３】さて、図面ではシリサイド層は活性層の厚
さよりも薄く描かれているが、シリサイド層が活性層と
同じ厚さであってもよいことはいうまでもない。ただ
し、シリサイド層の厚さがどのようであれ、絶縁物１０
９の下の活性層領域は不純物半導体であり、ソース／ド
レイン領域である。シリサイド層１１０に用いられるシ
リサイドの種類としては、Tiを用いてTiSi，TiSi₂ 、Mo
用いてMoSi₂ 、Ｗを用いてWSi₂，W(SiAl)₂、TiSi₂ を用
いてTi₇Si₁₂Al₅、Pd₂Si を用いてPd₄SiAl₃を利用するこ
とができる。しかしながら、Tiを用いてTiSiやTiSi₂ を
利用することが、処理温度の問題や、接触抵抗, シート
抵抗の問題から好ましい。

【００２４】その後、層間絶縁物１１２を堆積し、コン
タクトホールを前記シリサイド層１１１に形成して、金
属電極・配線１１３を形成して、ＴＦＴが完成する。
（図１（Ｆ））このように、本発明のＴＦＴでは、シリサイド層１１１
の抵抗が極めて小さいので、チャネル形成領域と金属電
極との間の抵抗は、実質的に図１（Ｆ）のｘで表示され
る距離によって決定されるとしてよい。そして、ｘは、
好ましくは１μｍ以下であるので、抵抗は格段に低減さ
れる。もちろん、コンタクトホールとゲイト電極の間の
距離は従来のままでもよい。

【００２５】また、先に述べたオフセット（図中でｙと
表示）はＴＦＴのリーク電流を減少させる効果がある。
さらに本発明の好ましい別の実施態様例を図２に示す。
この例においても、基板２０１上に、下地酸化膜２０
２、ソース／ドレイン領域２０３とチャネル形成領域２
０４を有する活性層、ゲイト絶縁膜２０５、ゲイト電極
２０６とその周囲の酸化物層２０７は、図１の場合と同
様に形成される。（図２（Ａ））

【００２６】その後、ゲイト絶縁膜２０５はゲイト電極
とその周囲の酸化物層１０７をマスクとして自己整合的
にエッチングされる。例えば、酸化物層１０７が酸化ア
ルミニウムを主成分とし、また、ゲイト絶縁膜が酸化珪
素を主成分として形成されていた場合には、フッ素系
（例えばＮＦ₃、ＳＦ₆）のエッチングガスを用いて、
ドライエッチングをおこなえばよい。これらのエッチン
グガスでは、酸化珪素であるゲイト絶縁膜は素早くエッ
チングされるが、酸化アルミニウムのエッチングレート
は十分に小さいの選択的にエッチングができる。その
後、絶縁性被膜２０８を前面に堆積する。（図２
（Ｂ））

【００２７】さらに、これを図１の場合と同様に異方性
エッチングによってエッチングし、ゲイト電極の側面に
概略三角形状の絶縁物２０９を残す。そして、適切な金
属膜２１０を堆積する。（図２（Ｃ））これを適当な熱処理、レーザー照射等によってシリコン
と反応させ、シリサイド層２１１を得る。（図２
（Ｄ））その後、層間絶縁物２１２と金属電極・配線２１３を形
成する。（図２（Ｅ））この場合においても、チャネル形成領域とソース／ドレ
イン電極間の抵抗は十分に小さいことは図１の場合と同
じである。

【００２８】

【作用】本発明の作用は上記の例に示したように実質的
にチャネル形成領域とソース／ドレイン電極間の距離を
短縮して、その間の抵抗を低減することによってＴＦＴ
の特性が向上することである。しかし、本発明の作用は
これだけに留まらない。すなわち、上記の抵抗が十分に
小さくできるので、ソース／ドレイン領域への不純物ド
ーピングの量を小さくできる。例えば、通常は１×１０
¹⁵〜８×１０¹⁵ｃｍ^-2のドーズ量が必要とされるが、本
発明によって、これを１桁以上小さい、５×１０¹³〜１
×１０¹⁵ｃｍ^-2とできる。このように少量のドーピング
でも特性は従来の場合よりも向上する。このため、単純
にドーピング時間を１０分の１に短縮できる。

【００２９】また、このような低濃度のドーピングで
は、チャネル形成領域とソース／ドレイン領域の境界の
部分のダメージが小さい。特に、レーザーアニール等の
手段で不純物の活性化をおこなう場合には、ゲイト電極
等が影となって、チャネル形成領域とソース／ドレイン
領域の境界の活性化が不十分になりがちで、多量のドー
ピングによる特性の劣化が問題となっていた。

【００３０】次に活性層を薄くできる。すなわち、従来
の方法ではソース／ドレインのシート抵抗が大きかった
ので、活性層の厚さを１０００Å以下、特に５００Å以
下とすることは困難であった。しかし、本発明によって
このような制約は取り除かれる。すなわち、シリサイド
層は比抵抗が１０^-3〜１０^-5Ωｃｍと小さいので、仮に
厚さが１００Åであったとしても、シート抵抗は１０Ω
〜１ｋΩである。活性層が薄いということは活性層の成
膜時間を短縮できるという意味の他にゲイト絶縁膜およ
びゲイト電極のステップカバレージ不良によるリーク電
流や断線（段切れ）を抑制できるという意味がある。す
なわち、歩留りの向上に寄与する。

【００３１】

【実施例】〔実施例１〕図１に本実施例を示す。ま
ず、基板（コーニング７０５９、３００ｍｍ×４００ｍ
ｍもしくは１００ｍｍ×１００ｍｍ）１０１上に下地酸
化膜１０２として厚さ１００〜３００ｎｍの酸化珪素膜
を形成した。この酸化膜の形成方法としては、酸素雰囲
気中でのスパッタ法を使用した。しかし、より量産性を
高めるには、ＴＥＯＳをプラズマＣＶＤ法で分解・堆積
した膜を４５０〜６５０℃でアニールしてもよい。

【００３２】その後、プラズマＣＶＤ法やＬＰＣＶＤ法
によってアモルファス状のシリコン膜を３０〜５００ｎ
ｍ、好ましくは５０〜１００ｎｍ堆積し、これを、５５
０〜６００℃の還元雰囲気に２４時間放置して、結晶化
せしめた。この工程は、レーザー照射によっておこなっ
てもよい。そして、このようにして結晶化させたシリコ
ン膜をパターニングして島状領域を形成した。さらに、
この上にスパッタ法によって厚さ７０〜１５０ｎｍの酸
化珪素膜１０５を形成した。

【００３３】その後、厚さ２００ｎｍ〜５μｍのアルミ
ニウム（Ａｌ９９％／Ｓｉ１％）膜を電子ビーム蒸着法
によって形成して、これをパターニングし、ゲイト電極
１０６とし、さらにこれに電解液中で電流を通じて陽極
酸化し、厚さ５０〜２５０ｎｍの陽極酸化物１０７を形
成した。陽極酸化の条件等については、特願平４−３０
２２０（平成４年１月２１日出願）に示されているもの
を用いた。

【００３４】その後、イオンドーピング法によって、各
ＴＦＴの島状シリコン膜中に、ゲイト電極部（すなわち
ゲイト電極とその周囲の陽極酸化膜）をマスクとして自
己整合的に不純物を注入し、図１（Ａ）に示すようにソ
ース／ドレイン領域（不純物領域）１０３を形成した。
ＮＭＯＳのＴＦＴを形成するにはフォスフィン（Ｐ
Ｈ₃）をドーピングガスとして燐を注入し、ＰＭＯＳの
ＴＦＴを形成するにはジボラン（Ｂ₂Ｈ₆）をドーピン
グガスとして、硼素を注入すればよい。ドーズ量は２〜
８×１０¹⁴ｃｍ^-2、加速エネルギーは１０〜９０ｋｅＶ
とした。そして、プラズマＣＶＤ法によって厚さ４００
ｎｍ〜１．５μｍ、例えば９００ｎｍの酸化珪素膜１０
８を堆積した。（図１（Ｂ））

【００３５】次に、公知のＲＩＥ法による異方性ドライ
エッチングを行うことによって、この酸化珪素膜１０８
のエッチングを行う。この際、その高さが９００ｎｍあ
るゲイト電極１０６の側面においては、その高さ方向の
厚さが膜厚（酸化珪素膜の膜厚９００ｎｍのこと）の約
２倍となる。また、この際、ゲイト絶縁膜である酸化珪
素膜１０５をも続けてエッチングしてしまい、ソース／
ドレイン領域１０３を露呈させる。以上の工程によっ
て、ゲイト電極の側面には概略三角形状の絶縁物１０９
が残る。（図１（Ｃ））

【００３６】その後、図１（Ｄ）に示すように、厚さ５
〜５０ｎｍのタングステン膜１１０をスパッタ法によっ
て形成した。そして、ＫｒＦエキシマーレーザー（波長
２４８ｎｍ、パルス幅２０ｎｓｅｃ）を照射して、タン
グステンとシリコンを反応させ、珪化タングステン領域
１１１を不純物領域（ソース／ドレイン）上に形成し
た。レーザーのエネルギー密度は２００〜４００ｍＪ／
ｃｍ²、好ましくは２５０〜３００ｍＪ／ｃｍ²が適当
BR>であった。レーザー光の多くの部分はタングステン
膜に吸収されたので下にあるシリコンの不純物領域の結
晶性（これは先のイオンドーピングによってかなり損傷
を受けている）の回復にはほとんど利用されなかった。
しかしながら、珪化タングステンは、３０〜１００μΩ
・ｃｍという低い抵抗率であるので、実質的なソースお
よびドレイン領域（領域１０８とその下の不純物領域）
のシート抵抗は１０Ω／□以下であった。もちろん。不
純物導入の工程の直後にレーザー照射や熱アニール等に
よって不純物導入によって劣化した結晶性の回復を図っ
てもよい。

【００３７】その後、図１（Ｅ）に示すように、反応し
なかったタングステン膜をエッチングして、珪化タング
ステンのみを残置せしめた。この際のエッチング法とし
ては、例えば、フッ化炭素雰囲気で反応性エッチングを
おこなえば、タングステンは６フッ化タングステンとな
って蒸発し、除去できる。

【００３８】最後に、全面に層間絶縁物１１２として、
ＣＶＤ法によって酸化珪素膜を厚さ３００ｎｍ形成し
た。ＴＦＴのソース／ドレインにコンタクトホールを形
成し、アルミニウム配線・電極１１３を形成した。以上
によって、ＴＦＴが完成された。不純物領域の活性化の
ために、さらに２００〜４００℃で水素アニールをおこ
なってもよい。

【００３９】〔実施例２〕図２に本実施例を示す。ま
ず、基板（コーニング７０５９）２０１上に実施例１と
同様に下地酸化膜２０２、島状シリコン半導体領域、ゲ
イト酸化膜として機能する酸化珪素膜２０５を形成し、
アルミニウム膜（厚さ２００ｎｍ〜５μｍ）によるゲイ
ト電極２０６を形成した。その後、実施例１と同様に陽
極酸化によって、ゲイト電極の周囲（側面と上面）に陽
極酸化物２０７を形成した。そして、ゲイト電極をマス
クとしてイオンドーピング法によって不純物注入をおこ
ない、不純物領域２０３を形成した。ドーズ量は１〜５
×１０¹⁴ｃｍ^-3とした。

【００４０】さらに、ＫｒＦエキシマーレーザー（波長
２４８ｎｍ、パルス幅２０ｎｓｅｃ）を照射して、ドー
ピングされた不純物の活性化をおこなった。レーザーの
エネルギー密度は２００〜４００ｍＪ／ｃｍ²、好まし
くは２５０〜３００ｍＪ／ｃｍ²が適当であった。（図
２（Ａ））

【００４１】この活性化は、赤外光の照射によるランプ
アニールによるものでもよい。また公知の加熱によるも
のでもよい。しかし、赤外線（例えば1.2 μｍの赤外
線）によるアニールは、赤外線が珪素半導体に選択的に
吸収され、ガラス基板をそれ程加熱せず、しかも一回の
照射時間を短くすることで、ガラス基板に対する加熱を
抑えることができ、極めて有用である。そして、前記陽
極酸化物２０７をマスクとしてドライエッチング法によ
って、ゲイト酸化膜をエッチングした。例えば、エッチ
ングがすとしてＣＦ₄を使用すれば陽極酸化物はエッチ
ングされず、酸化珪素であるゲイト絶縁膜２０５のみが
エッチングされる。その後、プラズマＣＶＤ法によって
厚さ４００ｎｍ〜１．５μｍの酸化珪素膜２０８を堆積
した。

【００４２】そして、実施例１と同様に異方性エッチン
グによって、ゲイト電極の側面に酸化珪素の概略三角形
状の絶縁物２０９を形成した。その後、図２（Ｃ）に示
すように、厚さ５〜５０ｎｍのチタン膜２１０をスパッ
タ法によって形成した。次に、これを２５０〜４５０℃
に加熱してチタンとシリコンを反応させ、珪化チタン領
域２１１を不純物領域（ソース／ドレイン）上に形成し
た。なお、この際には加熱によってゲイト電極等にヒロ
ックが発生しないような温度でおこなうことが望まれ
る。

【００４３】このアニールは赤外光のランプアニールに
よるものでもよい。ランプアニールを行う場合には、被
照射面表面が６００度〜１０００度程度になるように、
６００度の場合は数分間、１０００度の場合は数秒間の
ランプ照射を行うようにする。また、ここでは、ゲイト
電極にアルミを用いているので、チタン膜成膜後の熱ア
ニールを４５０℃までとしたが、ゲイト電極にシリコン
を主成分としたものを用いた場合には、５００℃以上の
温度で行うことが好ましい。

【００４４】この後、過酸化水素とアンモニアと水とを
５：２：２で混合したエッチング液でＴｉ膜のエッチン
グする。この際、シリサイド層２１１はエッチングされ
ないので、残存させることができる。最後に、図２
（Ｅ）に示すように、全面に層間絶縁物２１２として、
ＣＶＤ法によって酸化珪素膜を厚さ３００ｎｍ形成し、
ＴＦＴのソース／ドレインにコンタクトホールを形成
し、アルミニウム配線・電極２１３を形成した。以上の
工程によって、ＴＦＴが完成された。

【００４５】〔実施例３〕図４に本実施例を示す。本
実施例はアクティブマトリクス型の液晶ディスプレー基
板の作製工程に関するものである。まず、図４（Ａ）に
示すように、基板（コーニング７０５９）４０１上に実
施例１と同様に下地酸化膜４０２、島状シリコン半導体
領域、ゲイト酸化膜として機能する酸化珪素膜４０５を
形成し、アルミニウム膜（厚さ２００ｎｍ〜５μｍ）に
よるゲイト電極４０７および同じ層内の配線（第１層配
線）４０６を形成した。そして、実施例１と同様に陽極
酸化によって、ゲイト電極の周囲（側面と上面）に陽極
酸化物４０８、４０９を形成した。そして、イオンドー
ピングによって不純物導入をおこない、不純物領域４０
３を形成した。さらに、ＫｒＦエキシマーレーザー（波
長２４８ｎｍ、パルス幅２０ｎｓｅｃ）を照射して、ド
ーピングされた不純物の活性化をおこなった。レーザー
のエネルギー密度は２００〜４００ｍＪ／ｃｍ²、好ま
しくは２５０〜３００ｍＪ／ｃｍ²が適当であった。

【００４６】そして、図４（Ｂ）に示すように酸化珪素
膜４１０を堆積した。そして、実施例１と同様に異方性
エッチングによって、ゲイト電極および第１層配線の側
面に概略三角形状の絶縁物４１１および４１２を形成し
た。また、ソース／ドレイン領域を露出させた。そし
て、厚さ５〜５０ｎｍのチタン膜をスパッタ法によって
形成した。成膜時の基板温度は２００〜４５０℃、好ま
しくは２００〜３００℃としたため、成膜中にチタンと
シリコンが反応し、ソース／ドレイン領域の表面にシリ
サイド層を４１３を形成した。

【００４７】その後、図４（Ｃ）に示すように、反応し
なかったチタン膜をエッチングした。そして、全面に層
間絶縁物４１４として、ＣＶＤ法によって酸化珪素膜を
厚さ６００ｎｍ形成した。さらに、スパッタ法によって
ＩＴＯ膜５０〜１００ｎｍを堆積して、これをパターニ
ングし、画素電極４１５を形成した。最後に、図４
（Ｄ）に示すように、、ＴＦＴのソース／ドレインにコ
ンタクトホールを形成し、窒化チタンとアルミニウムの
多層膜を堆積し、これをパターニングして、第２層の配
線・電極４１６を形成した。窒化チタンとアルミニウム
の厚さはそれぞれ、８０ｎｍ、５００ｎｍとした。以上
の工程によって、アクティブマトリクス基板が完成され
た。

【００４８】本実施例で作製したアクティブマトリクス
のうち、１つの画素の回路を図４（Ｅ）に示す。本実施
例では、ソース／ドレイン電極４１６とゲイト電極４０
７を十分に離してもソース／ドレインのシート抵抗は問
題とならず、また、ゲイト電極はオフセットゲイトであ
るので、ゲイト電極とソース／ドレイン領域（もしくは
ソース／ドレイン電極）間の寄生容量Ｃ_Pは十分に小さ
く、アクティブマトリクスとしては理想的である。この
ため、画素容量と並列に作製する保持容量Ｃ_Sを十分に
小さくしても、あるいは全く設けなくともよい。このた
め、画素の開口率が向上する。

【００４９】なお、アクティブトリクスの周辺の駆動回
路は本実施例のＴＦＴを用いても作製できるが、本実施
例（画素ＴＦＴ）の場合よりも、陽極酸化物４０９を薄
くしても、あるいは全く設けなくともよい。これは、画
素ＴＦＴが寄生容量Ｃ_Pの影響を小さくする必要がある
のに対し、周辺回路のＴＦＴではその必要がより少ない
からである。

【００５０】

【発明の効果】本発明によって、ソース／ドレイン間の
実質的な抵抗を著しく低減することができた。本発明に
おいては、シリコン半導体（ソース／ドレイン）の表面
にシリサイド膜を形成することによってシート抵抗を著
しく低減させ、典型的には１００Ω／□以下にまで低減
させることができる。本発明では、このシリサイド膜を
得るために金属膜の成膜が必要とされるが、成膜時間は
わずかであり、量産上の問題は少ない。

【００５１】本発明では、シリサイド層の下にあるシリ
コン半導体の不純物領域に関しては、イオン注入の後
に、結晶性を回復させるための工程（活性化工程）を設
けても設けなくてもよい。例えば、イオンドーピング法
によって不純物注入をおこなった場合では、１０¹⁵ｃｍ
^-2以上のヘビードーピングをおこなった場合には、活性
化工程を設けなくても１０ｋΩ／□程度のシート抵抗は
得られ、本発明のように不純物領域に密接して低抵抗の
シリサイド層が形成されている場合には、実質的なソー
スやドレインのシート抵抗は十分に低い。

【００５２】しかしながら、活性化工程を経ていないシ
リコン半導体中には、多くの欠陥が存在し、目的によっ
ては信頼性の観点から好ましくない場合がある。このよ
うな目的には不純物領域の活性化をおこなうべきであ
る。ただし、この場合の活性化工程として、レーザー照
射を使用する場合には、不純物領域のシート抵抗の最適
化を目的とするのではないので、従来の場合よりもより
緩やかな条件を適用することができる。

【００５３】その他、本発明を使用することによって派
生的に得られるメリットは

【作用】の項で述べたとおりである。このように本発明
はＴＦＴの特性を改善せしめ、その歩留りを向上させる
上で著しく有益である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるＴＦＴの作製方法を示す。

【図２】本発明によるＴＦＴの作製方法を示す。

【図３】従来法によるＴＦＴの作製方法を示す。

【図４】本発明によるアクティブマトリクス基板の作製
方法を示す。

【符号の説明】

１０１絶縁基板１０２下地酸化膜（酸化珪素）１０３ソース／ドレイン領域（不純物シリコ
ン領域）１０４チャネル形成領域１０５ゲイト絶縁膜（酸化珪素）１０６ゲイト電極（アルミニウム）１０７陽極酸化物（酸化アルミニウム）１０８絶縁性被膜（酸化珪素）１０９概略三角形状の絶縁物（酸化珪素）１１０金属膜（タングステン）１１１シリサイド層（珪化タングステン）１１２層間絶縁膜（酸化珪素）１１３金属配線・電極（アルミニウム）

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁性基板と、前記絶縁性基板上に形成された、ソース領域、ドレイン
領域およびチャネル形成領域を含む半導体層と、前記チャネル形成領域上に形成されたゲイト絶縁膜と、前記ゲイト絶縁膜上に形成されたゲイト電極と、前記ゲイト電極の上面および側面に形成された酸化物層
と、前記酸化物層に密接して形成された概略三角形状の絶縁
膜と、前記ソース領域およびドレイン領域の一部に形成された
シリサイド層とを有し、前記ゲイト電極は金属からなり、前記酸化物層は前記ゲイト電極の金属酸化物であり、前記概略三角形状の絶縁物は前記ゲイト電極の金属酸化
物とは異なる材料からなることを特徴とする半導体装
置。
【請求項２】請求項１において、前記金属はアルミニ
ウム、チタンまたはタンタルを主成分とする金属である
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項３】請求項１において、前記シリサイド層に
はチタンが含まれることを特徴とする半導体装置。
【請求項４】金属でなるゲイト電極の上面および側面
を陽極酸化し酸化物層を形成する工程と、前記ゲイト電極および前記酸化物層を覆って絶縁層を形
成する工程と、異方性エッチングを行うことによって、前記絶縁層をエ
ッチングし、前記ゲイト電極の側面に概略三角形状の絶
縁物を残存させ、ソース領域およびドレイン領域の表面
を前記概略三角形状の絶縁物に合わせて露呈させる工程
と、前記ソース領域およびドレイン領域の表面が露呈した部
分にシリサイド層を形成する工程とを有することを特徴
とする半導体装置の作製方法。