JP3281777B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents
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Landscapes
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- Thin Film Transistor (AREA)
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子、特
に、液晶表示装置(LCD:Liquid CrystalDisplay)
に搭載される薄膜トランジスタ(TFT:thin film tra
nsistor)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, in particular, to a liquid crystal display (LCD).
Thin film transistor (TFT)
nsistor).
【0002】[0002]
【従来の技術】LCDは小型、薄型、低消費電力などの
利点があり、OA機器、AV機器などの分野で実用化が
進んでいる。特に、スイッチング素子として、TFTを
用いたアクティブマトリクス型は、原理的にデューティ
比100%のスタティック駆動をマルチプレクス的に行
うことができ、大画面、高精細な動画ディスプレイに使
用されている。2. Description of the Related Art LCDs have advantages such as small size, thin shape, and low power consumption, and are being put to practical use in fields such as OA equipment and AV equipment. In particular, an active matrix type using a TFT as a switching element can perform static driving with a duty ratio of 100% in principle in a multiplex manner, and is used for a large-screen, high-definition moving image display.
【0003】アクティブマトリクスLCDは、マトリク
ス状に配置された表示電極にTFTを接続形成した基板
(TFF基板)と共通電極を有する基板(対向基板)
が、液晶を挟んで貼り合わされて構成されている。表示
電極と共通電極の対向部分は液晶を誘電層とした画素容
量となっており、TFTにより線順次に選択され、電圧
が印加される。画素容量に印加された電圧はTFTのO
FF抵抗により1フィールド期間保持させる。液晶は電
気光学的に異方性を有しており、画素容量により形成さ
れた電界の強度に対応して透過光量が微調整される。こ
のように透過率が画素毎に制御された明暗の分布が所望
の表示画像として視認される。An active matrix LCD has a substrate in which TFTs are connected to display electrodes arranged in a matrix (TFF substrate) and a substrate having a common electrode (counter substrate).
Are bonded together with a liquid crystal interposed therebetween. The opposing portion between the display electrode and the common electrode is a pixel capacitance using a liquid crystal as a dielectric layer, and is selected line by line by a TFT and a voltage is applied. The voltage applied to the pixel capacitance is O
The data is held for one field period by the FF resistor. The liquid crystal has electro-optical anisotropy, and the amount of transmitted light is finely adjusted according to the intensity of the electric field formed by the pixel capacitance. In this way, the distribution of light and dark whose transmittance is controlled for each pixel is visually recognized as a desired display image.
【0004】近年、TFTのチャンネル層として多結晶
シリコン(poly−Si)を用いることによって、マ
トリクス画素部と周辺駆動回路部を同一基板上に形成し
た駆動回路一体型のLCDが開発されている。一般に、
poly−Siは非晶質シリコン(a−Si)に比べて
移動度が高い。このため、TFTが小型化され、高精細
化が実現される。また、ゲートセルフアライン構造によ
る微細化、寄生容量の縮小による高速化が達成されるた
め、n−chTFTとp−chTFTの電気的相補結線
構造即ちCMOSを形成することにより、高速駆動回路
を構成することができる。このように、駆動回路部を同
一基板上にマトリクス画素部と一体形成することによ
り、製造コストの削減、LCDモジュールの小型化が実
現される。In recent years, a driving circuit integrated type LCD in which a matrix pixel portion and a peripheral driving circuit portion are formed on the same substrate by using polycrystalline silicon (poly-Si) as a channel layer of a TFT has been developed. In general,
Poly-Si has higher mobility than amorphous silicon (a-Si). Therefore, the size of the TFT is reduced, and high definition is realized. Further, since high-speed operation is achieved by miniaturization by the gate self-aligned structure and reduction of parasitic capacitance, a high-speed driving circuit is formed by forming an electrically complementary connection structure of n-ch TFT and p-ch TFT, that is, CMOS. be able to. As described above, by integrally forming the driving circuit portion and the matrix pixel portion on the same substrate, reduction in manufacturing cost and downsizing of the LCD module can be realized.
【0005】図14にこのような駆動回路一体型LCD
の構成を示す。中央部の点線で囲まれた部分はマトリス
ク画素部であり、TFTのON/OFFを制御するゲー
トライン(G1,G2,・・・,Gm)と画素信号用のド
レインライン(D1,D2・・・Dn)が交差して配置
されている。各交点にはTFTとこれに接続する表示電
極(いずれも不図示)が形成されている。画素部の左右
にはゲ−トライン(G1,G2,・・・,Gm)を選択
するゲートドライバー(GD)が配置され、画素部の上
下には、映像信号をサンプリングして、ゲートドライバ
(GD)の走査に同期して各ドレインライン(D1,D
2,・・・,Dn)に画素信号電圧を印加するドレイン
ドライバ−(DD)が配置されている。ドレインドライ
バー(DD)は、主としてシフトレジスタ回路とサンプ
リング回路、更に場合によってはホールド用キャパシタ
ーからなり、ゲートドライバー(GD)は主にシフトレ
ジスタからなる。これら、ゲートドライバー(GD)及
びドレインドライバー(DD)の外側には、クロック信
号、スタートパルス、ビデオ信号、電源電圧、など、外
部入力信号の供給パッドが形成されている。FIG. 14 shows such an LCD integrated with a driving circuit.
Is shown. A portion surrounded by a dotted line in the center is a matrix pixel portion, which includes a gate line (G1, G2,..., Gm) for controlling ON / OFF of a TFT and a drain line (D1, D2,...) For pixel signals. Dn) are arranged crossing each other. At each intersection, a TFT and a display electrode (not shown) connected to the TFT are formed. A gate driver (GD) for selecting a gate line (G1, G2,..., Gm) is disposed on the left and right of the pixel unit. ), The drain lines (D1, D1)
, Dn), a drain driver (DD) for applying a pixel signal voltage is arranged. The drain driver (DD) mainly includes a shift register circuit and a sampling circuit, and in some cases, a hold capacitor, and the gate driver (GD) mainly includes a shift register. Outside these gate driver (GD) and drain driver (DD), supply pads for external input signals such as a clock signal, a start pulse, a video signal, and a power supply voltage are formed.
【0006】図15に、このようなp−SiTFTの構
造を示す。ガラスなどの基板(100)上に、島状にパ
タ−ニングされたp−Si(101)が形成され、Si
O2などのゲート絶縁膜(102)を挟んでゲート電極
(103)が対向配置されている。ゲート電極(10
3)は例えばド−プドpoly−Siとシリサイドのポ
リサイド層により形成されている。FIG. 15 shows the structure of such a p-Si TFT. An island-patterned p-Si (101) is formed on a substrate (100) of glass or the like.
A gate electrode (103) is opposed to a gate insulating film (102) such as O2. Gate electrode (10
3) is formed of, for example, a doped poly-Si and a polycide layer of silicide.
【0007】また、p−Si(101)は、ゲ−ト電極
(103)をマスクとしたセルフアライン構造で、n型
に高濃度にドーピングされたソ−ス・ドレイン領域(1
01S,101D)と、ゲート電極(103)の直下に
はノンド−プあるいはp型にドーピングされたチャンネ
ル領域(101N)、チャンネル領域(101N)とソ
ース及びドレイン領域(101S,101D)との間に
は、n型に低濃度にドーピングされたLD領域(101
L)が形成されている。The p-Si (101) has a self-aligned structure using the gate electrode (103) as a mask, and has an n-type heavily doped source / drain region (1).
01S, 101D) and a non-doped or p-type doped channel region (101N) immediately below the gate electrode (103), and between the channel region (101N) and the source and drain regions (101S, 101D). Is an n-type lightly doped LD region (101)
L) is formed.
【0008】ゲート電極(103)は画素部にあって
は、走査線であるゲートラインと一体で形成され、駆動
回路部にあっては、相補構造の結線に接続される。ゲー
ト電極(103)上には工程中のカウンタードープを防
ぐための注入ストッパー(104)、ゲート電極(10
3)と注入ストッパー(104)の側壁にはスペーサ
(105)が形成されている。これらp−Si(10
1)及びゲート電極(103)とそのラインを覆う全面
にはSiO2などの第1の層間絶縁膜(106)が被覆
され、第1の層間絶縁膜(106)上には、Ti/Al
Siなどからなるドレイン電極(107)及びソース電
極(108)が設けられ、ゲート絶縁膜(102)及び
第1の層間絶縁膜(106)中に開口されたコンタクト
ホール(CT4,CT5)を介して各々ドレイン・ソー
ス領域(101D,101S)に接続されている。画素
部にあっては、ドレイン電極(107)は、信号線であ
るドレインラインと一体であり、駆動回路部にあって
は、ドレイン電極(107)及びソース電極(108)
は相補構造の結線に延長されている。これらドレイン電
極(107)及びソ−ス電極(108)を覆う全面に
は、SOG(Spin On Glass)など平坦化作用のある第
2の層間絶縁膜(109)が形成されている。画素部に
あっては、第2の層間絶縁膜(109)上にITO(in
dium tin oxide)からなる表示電極が形成され、ソース
電極(108)上の第2の層間絶縁膜(109)中にコ
ンタクトホールを形成することにより、ソース電極(1
08)に接続される。In the pixel portion, the gate electrode (103) is formed integrally with the gate line which is a scanning line, and in the drive circuit portion, it is connected to a connection having a complementary structure. On the gate electrode (103), an injection stopper (104) for preventing counter doping during the process, and a gate electrode (10).
3) Spacers (105) are formed on the side walls of the injection stopper (104). These p-Si (10
1) and an entire surface covering the gate electrode (103) and its line is covered with a first interlayer insulating film (106) such as SiO2, and Ti / Al is formed on the first interlayer insulating film (106).
A drain electrode (107) and a source electrode (108) made of Si or the like are provided, and are provided through contact holes (CT4, CT5) opened in the gate insulating film (102) and the first interlayer insulating film (106). Each is connected to the drain / source region (101D, 101S). In the pixel portion, the drain electrode (107) is integrated with the drain line which is a signal line. In the drive circuit portion, the drain electrode (107) and the source electrode (108).
Is extended to the connection of the complementary structure. A second interlayer insulating film (109) having a flattening action such as SOG (Spin On Glass) is formed on the entire surface covering the drain electrode (107) and the source electrode (108). In the pixel portion, ITO (in) is formed on the second interlayer insulating film (109).
A display electrode made of dium tin oxide) is formed, and by forming a contact hole in the second interlayer insulating film (109) on the source electrode (108), the source electrode (1) is formed.
08).
【0009】ここに示したような、ドレイン領域(10
1S)とチャンネル領域(101N)の間、及び、ソー
ス領域(101S)とチャンネル領域(101N)の間
に低濃度のLD領域(101L)を介在させた構造は、
一般にLDD(lightlydoped drain)と呼ばれ、チャン
ネル領域(101N)端における強電界が緩和されるの
で、キャリアの加速が抑えられ、耐圧が高い。LD領域
(101L)はまた抵抗として介在されるため、相互コ
ンダクタンスの低下をもたらすが、LDD構造のTFT
を画素部に採用することでOFF電流を抑え、電圧保持
率を高めることができる。一方、p−SiTFTでは元
来、十分に高いON電流値が得られるため、LDD構造
とすることによりON/OFF比を向上することができ
る。[0009] As shown here, the drain region (10
1S) and the channel region (101N), and between the source region (101S) and the channel region (101N) with the low concentration LD region (101L) interposed therebetween.
Generally called LDD (lightlydoped drain), the strong electric field at the end of the channel region (101N) is reduced, so that the acceleration of carriers is suppressed and the withstand voltage is high. Since the LD region (101L) is also interposed as a resistor, the transconductance is reduced.
In the pixel portion, the OFF current can be suppressed, and the voltage holding ratio can be increased. On the other hand, since a sufficiently high ON current value is originally obtained with a p-Si TFT, an ON / OFF ratio can be improved by adopting an LDD structure.
【0010】このような、LDD構造のTFTは以下の
ように製造される。まず、ガラスからなる基板(10
0)上に、シランSiH4あるいはジシランSi2H6を
材料ガスとしたCVDによりアモルファスシリコン(a
−Si)を積層し、このa−Siを基板加熱200〜4
00℃、好ましくは400℃のエキシマレーザーアニー
ルにより多結晶化してポリシリコン(p−Si)(10
1)としたものを、反応性イオンエッチ、即ち、RIE
(reactive ion etch)によりエッチングすることによ
り、TFT部の島層を形成している。基板(100)と
して高耐熱性の石英ガラスなどを用いることにより、9
00℃以上の高温処理工程を含んだプロセスは一般に高
温プロセスと呼ばれるが、高温プロセスではp−Si
は、固層成長法やラピッドサーマルアニール即ちRTA
によって多結晶化してもよい。また、直接に高温CVD
により成膜してもよい。[0010] Such a TFT having the LDD structure is manufactured as follows. First, a glass substrate (10
0) on the amorphous silicon (a) by CVD using silane SiH4 or disilane Si2H6 as a material gas.
-Si), and the a-Si is heated to 200 to 4
Polycrystallized by excimer laser annealing at 00 ° C., preferably 400 ° C. to form polysilicon (p-Si) (10
What was set to 1) was a reactive ion etch, that is, RIE.
(Reactive ion etch) to form an island layer of the TFT portion. By using a high heat-resistant quartz glass or the like as the substrate (100), 9
A process including a high-temperature processing step of 00 ° C. or higher is generally called a high-temperature process.
Is a method of solid layer growth or rapid thermal annealing (RTA).
May be polycrystallized. Also, directly high-temperature CVD
May be formed.
【0011】必要により駆動部のn−chTFT領域を
p型にチャンネルドープした後、これらの上に、SiO
2をCVD成膜し、ゲート絶縁膜(102)としてい
る。そして、SiH4を材料ガスとした600〜650
℃のCVDによりpoly−Siを積層して、燐のイオ
ン注入を行って低抵抗化した後、タングステンシリサイ
ド(WSi)をスパッタリングし、このpoly−Si
とWSiのポリサイド層をRIEにより同一パターンで
エッチングして、ゲート電極(103)と画素部におい
てこれを行について互いに接続するゲートライン、駆動
回路部における結線を形成している。poly−Si
は、CVD成膜したa−Siをエキシマレーザーアニー
ルあるいはラピッドサーマルアニールにより形成しても
よく、低抵抗化もPOCl3を用いた拡散処理によりド
ーピングしてもよい。If necessary, the n-ch TFT region of the driver is p-type channel-doped.
2 is formed by CVD to form a gate insulating film (102). Then, 600 to 650 using SiH4 as a material gas.
Poly-Si is deposited by CVD at a temperature of .degree. C., phosphorus ions are implanted to reduce the resistance, and then tungsten silicide (WSi) is sputtered.
Then, the polycide layer of WSi and WSi is etched in the same pattern by RIE to form a gate line connecting the gate electrode (103) and the pixel unit in a row, and a connection in the drive circuit unit. poly-Si
A may be formed by excimer laser annealing or rapid thermal annealing of CVD-formed a-Si, and the resistance may be reduced by a diffusion process using POCl3.
【0012】ゲート電極(103)をマスクに、1×1
0↑11〜5×10↑13cm↑-2の低ドーズ量で燐のイオ
ン注入を行い、ソース及びドレイン領域(101S,1
01D)とLD領域(101L)を低濃度にドーピング
する。続いてゲート電極(103)よりも大きなマスキ
ングレジストを形成した後、再び燐のイオン注入を1×
10↑14〜1×10↑16cm↑-2、好ましくは7×10
↑14cm↑-2の高ドーズ量で行って高濃度ドーピング
し、ソース領域(101S)及びドレイン領域(101
D)を形成する。これにより、各々、ソース及びドレイ
ン領域(101S,101D)とチャンネル領域(10
1N)との間に低濃度のLD領域(101L)を介在さ
せたLDD構造が完成される。Using the gate electrode (103) as a mask, 1 × 1
Phosphorus ions are implanted at a low dose of 0 ↑ 11 to 5 × 10 ↑ 13 cm ↑ -2, and the source and drain regions (101S, 1
01D) and the LD region (101L) are lightly doped. Subsequently, after forming a masking resist larger than the gate electrode (103), ion implantation of phosphorus is performed again by 1 ×.
10 ↑ 14 to 1 × 10 ↑ 16 cm ↑ -2, preferably 7 × 10
A high dose of {14 cm} −2 is used to perform high concentration doping, and the source region (101S) and the drain region (101
D) is formed. Thus, the source and drain regions (101S, 101D) and the channel region (10
1N) and an LDD structure in which a low concentration LD region (101L) is interposed.
【0013】ランプアニールまたはエキシマレーザーア
ニールにより、p−Siのドープド領域(101S,1
01D,101L,103)を活性化した後、CVDと
アニールによりSiO2を3000〜5000Åの厚さ
に成膜することにより第1の層間絶縁膜(106)を形
成している。その後、シリコン中の未結合手終端の目的
で、H2アニールを行った後、RIEによりドレイン及
びソース領域(101D,101S)上のゲート絶縁膜
(102)及び第1の層間絶縁膜(106)中にコンタ
クトホール(CT4,CT5)を形成する。そしてTi
/AlSiをスパッタリングし、これをRIEによりパ
ターニングして、ドレイン電極(107)とソース電極
(108)、更には画素部においてドレイン電極(10
7)を1行について接続するドレインライン、及び、駆
動回路部の相補結線、引き出し線などを形成している。
ドレイン電極(107)とソース電極(108)は各々
コンタクトホール(CT4,CT5)を介してドレイン
及びソース領域(101D,101S)に接続されてい
る。[0013] A doped region of p-Si (101S, 1) is formed by lamp annealing or excimer laser annealing.
01D, 101L, and 103), a first interlayer insulating film (106) is formed by depositing SiO2 to a thickness of 3000 to 5000 ° by CVD and annealing. Then, after performing H2 annealing for the purpose of terminating dangling bonds in silicon, the gate insulating film (102) and the first interlayer insulating film (106) on the drain and source regions (101D, 101S) are subjected to RIE. Then, contact holes (CT4, CT5) are formed. And Ti
/ AlSi is sputtered and patterned by RIE to form a drain electrode (107) and a source electrode (108), and further a drain electrode (10
7) are formed for one row, a drain line, a complementary connection of the drive circuit portion, a lead line, and the like are formed.
The drain electrode (107) and the source electrode (108) are connected to the drain and source regions (101D, 101S) via contact holes (CT4, CT5), respectively.
【0014】再び、シリコン中の未結合手終端のため
に、Hプラズマ処理を行った後、SOG膜、即ち、スピ
ン塗布及び焼成により形成されるSiO2膜を主体とし
た平坦化絶縁膜を積層し、第2の層間絶縁膜(109)
を形成している。そして、RIEにより画素部のソース
電極(108)上の第2の層間絶縁膜(109)中に、
コンタクトホールを形成し、ITOをスパッタリングに
より成膜し、これをRIEによりパターニングすること
により、画素部に表示電極を形成し、ソース電極(10
8)に接続されている。Again, after performing H plasma treatment for terminating dangling bonds in silicon, an SOG film, that is, a planarization insulating film mainly composed of an SiO 2 film formed by spin coating and firing is laminated. Second interlayer insulating film (109)
Is formed. Then, by RIE, in the second interlayer insulating film (109) on the source electrode (108) of the pixel portion,
A contact hole is formed, ITO is formed by sputtering, and this is patterned by RIE to form a display electrode in a pixel portion, and a source electrode (10
8).
【0015】以上の、工程において、p−Si(10
1)のLDD構造の形成、及びゲート電極(103)の
低抵抗化のために行われるイオン注入は以下のように行
われている。まず、図16は、イオン注入装置の概略図
である。(50)はイオン源、(51)は引き出し及び
加速系、(52)は質量分析系、(53)は加速系、
(54)は縦方向走査系、(55)は横方向走査系、
(56)はターゲット系である。イオン源(50)は、
ガス導入口を備えた放電管内に陽極と陰極があり、プラ
ズマ放電が生成されるようになっている。例えば、燐の
イオン注入を行う場合は、ホスフィンPH3、五弗化燐
PF5などの原料ガスを導入し、ボロンのイオン注入を
行う場合は、三弗化ボロンBF3、ジボランB2H6など
の原料ガスを導入する。これを放電プラズマによりイオ
ン化し、P+、H+、H2+あるいは、B+、F+、BF+、
BF2+などのイオンを生成する。これらの生成されたイ
オンは更に引き出し系(51)の出口に配置された引き
出し電極により外部に取り出され、必要により加速され
て、イオンビームとなる。このイオンビームは質量分析
系(52)に入り、ここで必要なイオンのみが通過す
る。質量分析系(52)は、扇状均一磁界にイオンビー
ムを通し、磁界中を移動するイオンの円軌道半径が質量
によって異なることを利用し、特定の質量即ち特定の元
素のイオンのみを通過させるものである。特に、出口に
スリットを設けておくことにより、不要なイオンが完全
に取り除かれ、分析効果がより高められる。このように
分析されたイオンビームは、単一あるいは多段の加速管
によりなる加速系(53)により加速され、所望の注入
エネルギーが付与される。イオンビームは更に、一対の
偏向電極からなる縦方向及び横方向の走査系(54,5
5)に通され、ターゲット系(56)に照射される。タ
ーゲット系(56)は、ターゲット即ち所定の電極基板
を支持するステージと、電極基板の着脱搬送の便宜が図
られる種々の工夫が成される。特に、ステージをX−Y
方向に微動可能な構成とし、走査系(54,55)の装
置上の負担を少なくする構成なども考えられる。In the above steps, p-Si (10
The ion implantation for forming the LDD structure of 1) and reducing the resistance of the gate electrode 103 is performed as follows. First, FIG. 16 is a schematic diagram of an ion implantation apparatus. (50) is an ion source, (51) is an extraction and acceleration system, (52) is a mass analysis system, (53) is an acceleration system,
(54) is a vertical scanning system, (55) is a horizontal scanning system,
(56) is a target system. The ion source (50)
An anode and a cathode are provided in a discharge tube provided with a gas inlet, and a plasma discharge is generated. For example, when performing phosphorus ion implantation, a source gas such as phosphine PH3 or phosphorus pentafluoride PF5 is introduced, and when performing boron ion implantation, a source gas such as boron trifluoride BF3 or diborane B2H6 is introduced. I do. This is ionized by discharge plasma, and P +, H +, H2 + or B +, F +, BF +,
Generates ions such as BF2 +. These generated ions are further extracted to the outside by an extraction electrode arranged at the exit of the extraction system (51), accelerated if necessary, and turned into an ion beam. This ion beam enters the mass spectrometry system (52), where only necessary ions pass. The mass spectrometry system (52) passes an ion beam through a fan-shaped uniform magnetic field, and utilizes the fact that the orbital radius of ions moving in the magnetic field varies depending on the mass, and passes only ions of a specific mass, that is, ions of a specific element. It is. In particular, by providing a slit at the outlet, unnecessary ions are completely removed, and the analysis effect is further enhanced. The ion beam analyzed in this manner is accelerated by an acceleration system (53) comprising a single or multi-stage acceleration tube, and a desired implantation energy is applied. The ion beam is further scanned by a vertical and horizontal scanning system (54, 5) comprising a pair of deflection electrodes.
5) to irradiate the target system (56). In the target system (56), various measures are taken for facilitating the attachment / detachment and transportation of the stage, which supports the target, that is, the predetermined electrode substrate, and the electrode substrate. In particular, the stage is XY
It is also conceivable to adopt a configuration in which the scanning system (54, 55) can be slightly moved in the direction to reduce the load on the device of the scanning system (54, 55).
【0016】このようなイオン注入法は、特に、ドーピ
ングしたい特定のイオンのみを加速して直接に対照層に
打ち込むため、特に、イオン打ち込み法とも呼ばれてい
る。Such an ion implantation method is particularly called an ion implantation method because only a specific ion to be doped is accelerated and implanted directly into a control layer.
【0017】[0017]
【発明が解決しようとする課題】上で説明したイオン打
ち込み法では、熱拡散法などに比べて制御性が極めて高
く、原料ガス量、引き出し電圧、加速電圧を調節するこ
とにより、イオンの飛程距離が制御され、ドーピング量
やドーピング深さなどが微調整できる。特に、注入不純
物の横方向拡散長が小さく、マスクパターンによりドー
ピング領域を正確に規定することが可能となる。このた
め、上で述べたように自己整合技術を用いたゲートセル
フアライン構造を採用することにより、トランジスタの
安定性と高速性を達成することもできる。In the ion implantation method described above, the controllability is extremely high as compared with the thermal diffusion method and the like, and the ion range is controlled by adjusting the amount of source gas, extraction voltage, and acceleration voltage. The distance is controlled, and the doping amount and the doping depth can be finely adjusted. In particular, the lateral diffusion length of the implanted impurity is small, and the doping region can be accurately defined by the mask pattern. Therefore, by adopting the gate self-aligned structure using the self-alignment technique as described above, the stability and high speed of the transistor can be achieved.
【0018】しかし、一方で次のような欠点もある。ま
ず、特性上の欠陥として、イオン注入時に、多量の格子
欠陥が生じることがある。このような格子欠陥は、注入
条件にもよるが、例えばボロンBの注入では、1イオン
当たり100〜1000個の格子欠陥が生じる。特に、
ポリシリコン膜に注入する場合には、表面付近に非晶質
層、即ち、アモルファスシリコン層が生じ、シート抵抗
が増大する。このような格子欠陥は、アニールにより回
復されるが、全熱処理工程を600℃以下にすることに
より、安価なガラス基板上にTFTを形成するいわゆる
低温プロセスにおいては、このような結晶性の回復が十
分に行われないこともあり、特性に悪影響を及ぼすこと
もある。However, on the other hand, there are the following disadvantages. First, as a defect in characteristics, a large amount of lattice defects may occur during ion implantation. Although such lattice defects depend on implantation conditions, for example, implantation of boron B causes 100 to 1000 lattice defects per ion. In particular,
When implanting into a polysilicon film, an amorphous layer, that is, an amorphous silicon layer is formed near the surface, and the sheet resistance increases. Such lattice defects are recovered by annealing. However, in a so-called low-temperature process of forming a TFT on an inexpensive glass substrate by setting the entire heat treatment process to 600 ° C. or lower, such recovery of the crystallinity is prevented. It may not be performed sufficiently and may adversely affect the characteristics.
【0019】また、コスト上の欠点として、そのスルー
プットの低さが挙げられる。即ち、収束イオンビームの
走査により基板上に均一に不純物を注入していく方法の
ため、スポット径、ビーム電流、などの制限から、通
常、1枚の基板について所定の注入量に達するまでには
数分から数十分もかかり、スループットも40枚/日と
低く、その上、基板の大面積化に伴って益々悪くなる。
更に、装置的にも、質量分析器が大がかりであるととも
に、不要イオンによる内壁面の損傷などがあり、メンテ
ナンス面でもコストがかかっていた。Another disadvantage in terms of cost is that the throughput is low. That is, since the impurity is uniformly implanted on the substrate by scanning with the focused ion beam, it is usually necessary to reach a predetermined implantation amount for one substrate due to limitations on the spot diameter, beam current, and the like. It takes several minutes to several tens of minutes, the throughput is as low as 40 sheets / day, and furthermore, it gets worse as the substrate area increases.
Further, in terms of the apparatus, the mass spectrometer is large-scale, and the inner wall surface is damaged by unnecessary ions.
【0020】[0020]
【課題を解決するための手段】本発明はこの課題を解決
するために成され、半導体層の所定領域に、所定の導電
形を示す第1の不純物を低ドーズ量で注入することによ
り低濃度領域を形成する第1の工程と、前記低濃度領域
の一部を除き、前記第1の不純物と同じ導電形を示す第
2の不純物を高ドーズ量で注入することにより、前記低
濃度領域の一部に接して高濃度領域を形成する第2の工
程とを有する半導体素子の製造方法において、前記第1
の工程は、第1の不純物元素を含んだ原料から放電及び
高電界によりイオンを引き出し、これらのイオンから質
量分析により第1の不純物のイオンを取り出し、この第
1の不純物のイオンを前記半導体層へ注入する工程であ
り、前記第2の工程は、第2の不純物元素を含んだ原料
から放電及び高電界によりイオンを引き出し、これらの
イオンを前記半導体層へ注入する工程である構成であ
る。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problem, and a low impurity concentration is obtained by implanting a first impurity having a predetermined conductivity type into a predetermined region of a semiconductor layer at a low dose. A first step of forming a region, and implanting a second impurity having the same conductivity type as the first impurity at a high dose except for a part of the low-concentration region. Forming a high-concentration region in contact with a part of the semiconductor device.
In the step, ions are extracted from the raw material containing the first impurity element by discharge and a high electric field, ions of the first impurity are extracted from these ions by mass spectrometry, and the ions of the first impurity are transferred to the semiconductor layer. And the second step is a step of extracting ions by ion discharge and a high electric field from a raw material containing a second impurity element, and injecting these ions into the semiconductor layer.
【0021】この構成で、低ドーズ量の第1の不純物の
イオン注入には、質量分析を用いたイオン注入法を用い
ることにより、低濃度ドーピング領域の制御性を高める
とともに、高ドーズ量の第2の不純物のイオン注入に
は、質量分析を用いないイオン注入により不純物イオン
を大量に注入することができる。これにより、第1の不
純物のイオン注入に要される、ドーピング量の微調整と
均一性が満足されるとともに、第2の不純物のイオン注
入では、大量の注入によりスループットを上げることが
できる。In this configuration, the ion implantation of the first impurity having a low dose is performed by using an ion implantation method using mass spectrometry, whereby the controllability of the low-concentration doping region is improved and the ion implantation of a high dose is performed. In the ion implantation of the second impurity, a large amount of impurity ions can be implanted by ion implantation without using mass spectrometry. Thereby, the fine adjustment and uniformity of the doping amount required for the ion implantation of the first impurity are satisfied, and the throughput of the ion implantation of the second impurity can be increased by a large amount of implantation.
【0022】特に、前記第2の不純物元素を含んだ原料
は前記第2の不純物元素の水素化合物と、水素との混合
気体である構成である。この構成により、前記高濃度領
域の形成において、半導体層に所定の導電形を示す不純
物イオンとともに水素イオンが注入され、格子欠陥と同
時に再結晶化現象が促進される。このため、イオン注入
による損傷が最小限に抑えられ、比較的低温での熱処理
でも十分な結晶性回復が成される。Particularly, the raw material containing the second impurity element is configured to be a mixed gas of a hydrogen compound of the second impurity element and hydrogen. With this configuration, in the formation of the high-concentration region, hydrogen ions are implanted into the semiconductor layer together with impurity ions having a predetermined conductivity type, and the recrystallization phenomenon is promoted simultaneously with the lattice defect. For this reason, damage due to ion implantation is minimized, and sufficient crystallinity can be recovered even by heat treatment at a relatively low temperature.
【0023】[0023]
【発明の実施の形態】まず、本発明の半導体素子の製造
方法において用いられるイオン注入方法について説明す
る。この方法では、従来例で説明したイオン打ち込み方
法とは異なり、質量分析を行わずに大面積に一度にイオ
ン注入を行う方法であり、イオンシャワーとも呼ばれ
る。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, an ion implantation method used in a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described. In this method, unlike the ion implantation method described in the conventional example, the ion implantation is performed once in a large area without performing mass analysis, and is also called an ion shower.
【0024】このようなイオンシャワーを行うイオン注
入装置の概略図を図1に示す。(1)はプラズマソー
ス、(2)はガス導入口、(3)はRF高周波電源、
(4)は引き出し電極、(5)は加速電極、(6)は抑
制電極、(7)は接地電極、(8)はイオンを注入すべ
き電極基板を支持するステージである。原料ガスはガス
導入口(2)よりプラズマソース(1)に導入される。
原料ガスは、n型ドーピングの場合は水素希釈のホスフ
ィンPH3、p型ドーピングの場合は水素希釈のB2H6
などが使用される。これらの原料ガスは、13.56M
Hzの高周波放電によりイオン化され、P+、H+、H2
+、B+などを発生する。これらのイオンは、10keV
の引き出し電圧により引き出し電極(4)より取り出さ
れ、加速電極(5)へ達する。更に、90keVの加速
電圧により加速電極(5)から抑制電極(6)及び接地
電極(7)へと加速され、イオンビームとして取り出さ
れ、ステージ(8)上のターゲットへと照射される。各
電極(4,5,6,7)にはイオンが通過するための数
千個の微細な穴が空けられており、これら各穴から引き
出されるイオンビームの重ね合わせにより均一なイオン
ビームが得られる。また、抑制電極(6)は、接地電極
(7)電圧よりも低くされ、均一性の高いイオンビーム
を得られるようにしている。FIG. 1 is a schematic view of an ion implantation apparatus for performing such an ion shower. (1) is a plasma source, (2) is a gas inlet, (3) is an RF high frequency power supply,
(4) is an extraction electrode, (5) is an acceleration electrode, (6) is a suppression electrode, (7) is a ground electrode, and (8) is a stage for supporting an electrode substrate into which ions are to be implanted. The source gas is introduced from the gas inlet (2) to the plasma source (1).
The source gas is phosphine PH3 diluted with hydrogen for n-type doping, and B2H6 diluted with hydrogen for p-type doping.
Are used. These source gases are 13.56M
Hz, and is ionized by high frequency discharge of P +, H +, H2
+, B +, etc. are generated. These ions are 10 keV
Is extracted from the extraction electrode (4) by the extraction voltage and reaches the acceleration electrode (5). Further, it is accelerated from the accelerating electrode (5) to the suppressing electrode (6) and the ground electrode (7) by the accelerating voltage of 90 keV, extracted as an ion beam, and irradiated to the target on the stage (8). Each electrode (4, 5, 6, 7) has thousands of fine holes through which ions pass, and a uniform ion beam is obtained by superimposing the ion beams extracted from these holes. Can be Further, the voltage of the suppression electrode (6) is set lower than the voltage of the ground electrode (7) so that a highly uniform ion beam can be obtained.
【0025】このようなイオンシャワー法あるいはイオ
ンシャワー装置には次のような利点がある。まず、イオ
ンビームがプラズマソースと同じ大きさの大電流として
得られるので、ビーム径を500mm以上にもすること
が可能で、かつ、加速電圧と引き出し電圧の最適な設定
によりビーム電流の均一性を±10%以下にまで抑える
ことができる。このため、最大500mm×500mm
の基板を一度に処理することができ、ビーム線の走査も
不要で、基板1枚の処理に要する時間も1〜2分と短縮
され、イオン打ち込み法に比べてスループットが大幅に
上がる。Such an ion shower method or an ion shower apparatus has the following advantages. First, since the ion beam is obtained as a large current of the same size as the plasma source, the beam diameter can be increased to 500 mm or more, and the uniformity of the beam current can be improved by optimally setting the acceleration voltage and the extraction voltage. It can be suppressed to ± 10% or less. For this reason, up to 500 mm x 500 mm
Substrates can be processed at one time, scanning with a beam line is not required, the time required for processing one substrate is reduced to 1 to 2 minutes, and the throughput is greatly increased as compared with the ion implantation method.
【0026】また、質量分析を行わずに、燐イオン、あ
るいは、ボロンイオンを水素イオンと一緒に注入する方
法であるために、注入損傷を補償しながら注入される。
このため、ポリシリコン膜への注入の際に、表面に生じ
る非晶質層を再結晶化しながらドーピングが行われるの
で、活性化アニールの温度を下げる、あるいは、不要に
することができる。In addition, since the method is such that phosphorus ions or boron ions are implanted together with hydrogen ions without performing mass spectrometry, the implantation is performed while compensating for implantation damage.
Therefore, at the time of implantation into the polysilicon film, the doping is performed while recrystallizing the amorphous layer formed on the surface, so that the activation annealing temperature can be lowered or becomes unnecessary.
【0027】また、質量分析系及び走査系が不要となる
ため、装置がシンプルになり、大型化が容易で、大面積
化、高スループット化が可能となる。一方、イオンシャ
ワー法には、低ドーズ量での注入制御性が低いという欠
点がある。このため、本発明の半導体素子の製造方法で
は、低ドーズ量のドーピングでは従来のイオン打ち込み
法により高精度で行い、高ドーズ量のドーピングではイ
オンシャワー法により高スループットで行う。Further, since the mass spectrometry system and the scanning system are not required, the apparatus is simplified, the size can be easily increased, and the area and the throughput can be increased. On the other hand, the ion shower method has a drawback that injection controllability at a low dose is low. For this reason, in the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, doping with a low dose is performed with high accuracy by the conventional ion implantation method, and doping with a high dose is performed with high throughput by the ion shower method.
【0028】図2に、ポリシリコン膜へのイオン注入に
おいて、低ドーズ量域におけるドーズ量とシート抵抗と
の関係を示した。◆はイオン打ち込みでのシート抵抗
値、■はイオンシャワーでのシート抵抗値である。図よ
り、イオン打ち込みではシート抵抗が非常に安定してい
るのに対して、イオンシャワーではややばらつきが目立
っている。即ち、低ドーズ量のイオン注入においては、
イオン打ち込みでは正確に、かつ、均一に不純物のイオ
ン注入が行われるが、イオンシャワーではやや制御性が
劣ることが分かる。FIG. 2 shows the relationship between the dose and the sheet resistance in the low dose range in the ion implantation into the polysilicon film. ◆ is the sheet resistance value at ion implantation, and Δ is the sheet resistance value at ion shower. As can be seen from the figure, the sheet resistance is very stable in the ion implantation, while the variation is somewhat noticeable in the ion shower. That is, in low dose ion implantation,
It can be seen that ion implantation of impurities is performed accurately and uniformly in ion implantation, but controllability is somewhat poor in ion showering.
【0029】また図3に、LDD構造のTFTに関し、
LD領域の有無に関し、伝達特性即ちゲート電圧(V)
−ドレイン電流(Id)特性の違いを示す。図の実線は
LD領域を有するTFTの特性曲線、破線がLD領域の
無いTFTの特性曲線である。なお、ドレイン電流値I
dは規格化単位により示している。通常、p−SiTF
TLCDにおけるLDD構造は、画素部におけるリーク
電流を抑える目的が大きい。即ち、p−Si層の移動度
が十分に高い一方で、p型電導によるOFF電流が問題
となるため、高抵抗のLD領域を介在させることでOF
F電流を抑える。FIG. 3 shows a TFT having an LDD structure.
Regarding the presence or absence of the LD region, transfer characteristics, that is, gate voltage (V)
-Shows a difference in drain current (Id) characteristics. The solid line in the figure is the characteristic curve of the TFT having the LD region, and the broken line is the characteristic curve of the TFT without the LD region. The drain current value I
d is indicated by the standardized unit. Usually p-SiTF
The LDD structure in the TLCD has a large purpose of suppressing a leak current in a pixel portion. That is, while the mobility of the p-Si layer is sufficiently high, the OFF current due to the p-type conduction poses a problem.
Reduce F current.
【0030】このようなLD領域は低ドーズ量の不純物
のイオン注入により形成されるが、イオンシャワーを用
いた場合、図2で見たように不純物の注入量にばらつき
があり、素子によってはLD領域の注入が過剰となって
LD領域の抵抗が十分に得られない場合も出てくる。こ
のようにLD領域のドーピング量が過剰になると、抵抗
が下がり、OFF電流の抑制が効かなくなり、図3の破
線で示すように、OFF電流が増大する。OFF電流が
増大すると電圧保持率が低下して、コントラスト比が低
下するなどの問題が生じる。Such an LD region is formed by ion implantation of a low-dose impurity. However, when an ion shower is used, the amount of impurity implantation varies as shown in FIG. In some cases, the implantation of the region becomes excessive and the resistance of the LD region cannot be sufficiently obtained. When the doping amount of the LD region becomes excessive as described above, the resistance decreases, the suppression of the OFF current becomes ineffective, and the OFF current increases as shown by the broken line in FIG. When the OFF current increases, problems such as a decrease in the voltage holding ratio and a decrease in the contrast ratio occur.
【0031】このため、本発明では、低ドーズ量での注
入量の制御が必要なLD領域あるいはドライバー部のチ
ャンネルドープには従来通りのイオン打ち込み法を用
い、その他の、ソース及びドレイン領域あるいはシリコ
ンゲートの低抵抗化などの高ドーズ量の注入により形成
される領域にはイオンシャワーを用いる。以下、本発明
の主旨に則ったp−SiTFTの製造方法の実施形態を
説明する。図4から図13は、製造工程を示す工程断面
図である。For this reason, according to the present invention, a conventional ion implantation method is used for channel doping of the LD region or the driver portion which requires the control of the implantation amount at a low dose, and other source and drain regions or silicon regions are used. An ion shower is used for a region formed by high-dose implantation such as reduction in resistance of a gate. Hereinafter, an embodiment of a method for manufacturing a p-Si TFT according to the gist of the present invention will be described. 4 to 13 are process cross-sectional views showing the manufacturing process.
【0032】まず図4において、ガラスからなる基板
(10)上に、シランSiH4あるいはジシランSi2H
6を材料ガスとしたCVDによりアモルファスシリコン
(a−Si)を300〜1000Å好ましくは500〜
600Åの厚さに積層し、このa−Siを基板加熱40
0℃のエキシマレーザーアニールにより多結晶化し、ポ
リシリコン(p−Si)(11)とする。これを、反応
性イオンエッチ、即ち、RIE(reactive ion etch)
によりエッチングしてTFT部の島層を形成する。First, in FIG. 4, silane SiH4 or disilane Si2H is placed on a glass substrate (10).
Amorphous silicon (a-Si) by CVD using 6 as a material gas to 300-1000Å, preferably 500-
This a-Si is heated to a substrate thickness of
It is polycrystallized by excimer laser annealing at 0 ° C. to obtain polysilicon (p-Si) (11). This is called a reactive ion etch, that is, RIE (reactive ion etch).
To form an island layer in the TFT portion.
【0033】続いて、図5に示す如く、400℃の減圧
CVDによりSiO2を1000Å程度の厚さに積層
し、ゲート絶縁膜(12)を形成する。次に図6に示す
如く、この上に、SiH4を材料ガスとした580℃の
高温CVDにより厚さ2000Åのpoly−Si(1
3a)を積層して、燐のイオンシャワーを行って低抵抗
化した後、タングステンシリサイド(WSi)(13
b)を500〜1500Å好ましくは1000Åの厚さ
にスパッタリングする。引き続き、410℃の常圧CV
DによりSiO2を1000〜2000Å好ましくは1
500Åの厚さに積層した後、これらSiO2、及びp
oly−SiとWSiのポリサイド層をRIEにより同
一パターンでエッチングして、ゲート電極(13)と画
素部においてこれを行について互いに接続するゲートラ
イン、及び、これらゲート電極(13)とそのライン上
に被覆された注入ストッパー(14)を形成する。Subsequently, as shown in FIG. 5, SiO 2 is laminated to a thickness of about 1000 ° by low pressure CVD at 400 ° C. to form a gate insulating film (12). Next, as shown in FIG. 6, a 2000- [mu] m thick poly-Si (1) was formed thereon by high-temperature CVD at 580 [deg.] C. using SiH4 as a material gas.
3a) is stacked and the resistance is reduced by performing an ion shower of phosphorus, and then tungsten silicide (WSi) (13
b) is sputtered to a thickness of 500-1500 °, preferably 1000 °. Continuously, normal pressure CV of 410 ° C
D to make the SiO2 1000-2000%, preferably 1
After laminating to a thickness of 500 mm, these SiO2 and p
The poly-silicide layer of poly-Si and WSi is etched in the same pattern by RIE, and the gate electrode (13) and a gate line connecting these to each other in a row in the pixel portion, and the gate electrode (13) and the gate line Form a coated injection stopper (14).
【0034】図7に示す如く、再び、410℃の常圧C
VDによりSiO2を積層し、これをRIEによりエッ
チングすることにより、ゲート電極(13)とその上の
注入ストッパー(14)に側壁スペーサ(15)を形成
する。次に、図8に示す如く、ゲート電極(13)と側
壁スペーサ(15)をマスクに燐(P)などのn型不純
物の第1回のイオン注入を、イオン打ち込みにより、加
速電圧80keV、ドーズ量3×10↑13/cm↑2で
行う。これにより、ゲート電極(13)と側壁スペーサ
(14)を用いたセルフアライン関係をもってソース及
びドレイン領域(11S,11D)とLD領域(11
L)となる領域を低濃度(n-)にドーピングする。こ
の時、ゲート電極(13)の直下はノンドープのチャン
ネル領域(11N)となっている。なお、スペーサ(1
5)は、この工程において、燐イオン注入後のアニール
による横方向の拡散に対するマージンを確保するため
と、チャンネル領域端の不純物濃度を低下してドレイン
電界を緩和し、耐圧を向上する働きを有している。As shown in FIG. 7, normal pressure C at 410 ° C.
By depositing SiO2 by VD and etching it by RIE, sidewall spacers (15) are formed on the gate electrode (13) and the injection stopper (14) thereon. Next, as shown in FIG. 8, a first ion implantation of an n-type impurity such as phosphorus (P) is performed by ion implantation using the gate electrode (13) and the side wall spacer (15) as a mask, with an acceleration voltage of 80 keV and a dose of It is performed in an amount of 3 × 10 13 / cm 2. As a result, the source and drain regions (11S, 11D) and the LD region (11) have a self-aligned relationship using the gate electrode (13) and the side wall spacer (14).
The region to be L) is doped at a low concentration (n−). At this time, immediately below the gate electrode (13) is a non-doped channel region (11N). The spacer (1
5) In this step, in order to secure a margin for lateral diffusion due to annealing after phosphorus ion implantation, the function of lowering the impurity concentration at the end of the channel region to reduce the drain electric field and improve the breakdown voltage is provided. are doing.
【0035】引き続き図9に示す如く、ゲート電極(1
3)よりもサイズの大きなレジスト(R)を被覆してこ
れをマスクに燐(P)の第2回のイオン注入をイオンシ
ャワーにより、加速電圧90keV、引き出し電圧10
keV、ドーズ量1×10↑15/cm↑2で行う。これ
により、レジスト(R)直下が、低濃度のドーピング領
域(n-)に保たれてLD領域(11L)として形成さ
れるとともに、このLD領域(11L)の外側には、高
濃度にドーピングされたn+層からなるソース領域(1
1S)及びドレイン領域(11D)が形成される。Subsequently, as shown in FIG. 9, the gate electrode (1
3) A resist (R) having a larger size than that of (3) is coated, and using this as a mask, a second ion implantation of phosphorus (P) is performed by ion shower using an acceleration voltage of 90 keV and an extraction voltage of 10
This is performed at a keV and a dose of 1 × 10 15 / cm 2. As a result, the region immediately below the resist (R) is formed as the LD region (11L) while being kept in the low concentration doping region (n−), and the outside of the LD region (11L) is heavily doped. Source region (1
1S) and a drain region (11D) are formed.
【0036】ここで、イオンシャワーによるドーピング
では、スループットが200枚/日が達成され、従来の
40枚/日よりも大幅に上昇している。レジストの剥離
後、ランプアニールまたはエキシマレーザーアニールに
より、p−Siのドープド領域(11L,11S,11
D,13a)を活性化した後、図10に示す如く、41
0℃の常圧CVDによりSiO2を2000Å形成し、
600℃でアニールした後、更に、300℃のプラズマ
CVDによりSiO2を3000Åの厚さに成膜して、
第1の層間絶縁膜(16)を形成する。その後、シリコ
ン中の未結合手終端の目的で、450℃のH2アニール
を行った後、RIEによりドレイン及びソース領域(1
1D,11S)上のゲート絶縁膜(12)及び第1の層
間絶縁膜(16)中にコンタクトホール(CT1,CT
2)を形成する。Here, in the doping by the ion shower, a throughput of 200 wafers / day is achieved, which is much higher than the conventional 40 wafers / day. After stripping the resist, the p-Si doped regions (11L, 11S, 11L) are formed by lamp annealing or excimer laser annealing.
After activating D, 13a), as shown in FIG.
2000 ° of SiO 2 is formed by atmospheric pressure CVD at 0 ° C.
After annealing at 600 ° C., further, SiO 2 was formed to a thickness of 3000 ° by plasma CVD at 300 ° C.
A first interlayer insulating film (16) is formed. Then, H2 annealing at 450 ° C. is performed for the purpose of terminating dangling bonds in silicon, and then the drain and source regions (1) are formed by RIE.
1D, 11S) in the gate insulating film (12) and the first interlayer insulating film (16).
2) is formed.
【0037】そして、図11に示す如く、Ti/AlS
iをスパッタリングにより、7000Åの厚さに積層
し、これをRIEによりパターニングしてドレイン電極
(17)及びソース電極(18)を形成し、各々、コン
タクトホール(CT1,CT2)を介してドレイン及び
ソース領域(11D,11S)に接続される。再び、シ
リコン中の未結合手終端のために、390℃のHプラズ
マ処理を行った後、図12に示す如く、410℃のCV
Dにより、SiO2を2000Åの厚さに積層した後、
SOG膜、即ち、スピン塗布及び焼成により形成するS
iO2膜を被覆して、平坦化した後、更に、410℃の
CVDにより、SiO2を1000Åの厚さに積層して
第2の層間絶縁膜(19)を完成する。そして、RIE
により第2の層間絶縁膜(19)中にコンタクトホール
(CT3)を形成する。Then, as shown in FIG. 11, Ti / AlS
i is laminated by sputtering to a thickness of 7000 °, and is patterned by RIE to form a drain electrode (17) and a source electrode (18). The drain electrode and the source electrode are contact holes (CT1, CT2), respectively. Connected to areas (11D, 11S). Again, after performing H plasma treatment at 390 ° C. for terminating dangling bonds in silicon, as shown in FIG.
D, after stacking SiO2 to a thickness of 2000 mm,
SOG film, that is, S formed by spin coating and baking
After covering and flattening the iO2 film, a second interlayer insulating film (19) is completed by laminating SiO2 to a thickness of 1000 DEG by CVD at 410.degree. And RIE
Thereby, a contact hole (CT3) is formed in the second interlayer insulating film (19).
【0038】最後に、図13に示すように、ITOをス
パッタリングにより成膜し、これをRIEによりパター
ニングして表示電極(20)を形成し、ソース電極(1
8)に接続することにより、TFT基板が完成される。Finally, as shown in FIG. 13, an ITO film is formed by sputtering, which is patterned by RIE to form a display electrode (20), and a source electrode (1).
8), the TFT substrate is completed.
【0039】[0039]
【発明の効果】以上の説明から明らかな如く、本発明に
より、LDD構造のTFTの製造方法において、低濃度
領域の形成にはイオン打ち込み法を用いて制御性を高め
るとともに、スループットの低下を抑え、かつ、高濃度
領域の形成にはイオン注入法を用いることで、スループ
ットを大幅に上げることができた。これにより、低コス
トで良好な特性をもったTFTを製造することができる
ようになった。As is clear from the above description, according to the present invention, in the method of manufacturing the TFT having the LDD structure, the controllability is improved by using the ion implantation method for forming the low concentration region, and the decrease in the throughput is suppressed. In addition, by using the ion implantation method to form the high concentration region, the throughput could be greatly increased. This makes it possible to manufacture a TFT having good characteristics at low cost.
【図1】本発明に用いるイオンシャワー装置の概略図で
ある。FIG. 1 is a schematic diagram of an ion shower device used in the present invention.
【図2】イオン打ち込み法及びイオンシャワー法による
ドーズ量とシート抵抗値との関係図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a relationship between a dose amount and a sheet resistance value by an ion implantation method and an ion shower method.
【図3】LD領域の有無に対するTFTの伝達特性であ
る。FIG. 3 shows transfer characteristics of a TFT with respect to the presence or absence of an LD region.
【図4】本発明の実施形態にかかるTFTの製造方法を
説明する工程断面図である。FIG. 4 is a process sectional view illustrating the method for manufacturing the TFT according to the embodiment of the present invention.
【図5】本発明の実施形態にかかるTFTの製造方法を
説明する工程断面図である。FIG. 5 is a process sectional view illustrating the method for manufacturing the TFT according to the embodiment of the present invention.
【図6】本発明の実施形態にかかるTFTの製造方法を
説明する工程断面図である。FIG. 6 is a process sectional view illustrating the method for manufacturing the TFT according to the embodiment of the present invention.
【図7】本発明の実施形態にかかるTFTの製造方法を
説明する工程断面図である。FIG. 7 is a process sectional view illustrating the method for manufacturing the TFT according to the embodiment of the present invention.
【図8】本発明の実施形態にかかるTFTの製造方法を
説明する工程断面図である。FIG. 8 is a process sectional view illustrating the method for manufacturing the TFT according to the embodiment of the present invention.
【図9】本発明の実施形態にかかるTFTの製造方法を
説明する工程断面図である。FIG. 9 is a process sectional view illustrating the method for manufacturing the TFT according to the embodiment of the present invention.
【図10】本発明の実施形態にかかるTFTの製造方法
を説明する工程断面図である。FIG. 10 is a process sectional view illustrating the method for manufacturing the TFT according to the embodiment of the present invention.
【図11】本発明の実施形態にかかるTFTの製造方法
を説明する工程断面図である。FIG. 11 is a process sectional view illustrating the method for manufacturing the TFT according to the embodiment of the present invention.
【図12】本発明の実施形態にかかるTFTの製造方法
を説明する工程断面図である。FIG. 12 is a process sectional view illustrating the method for manufacturing the TFT according to the embodiment of the present invention.
【図13】本発明の実施形態にかかるTFTの製造方法
を説明する工程断面図である。FIG. 13 is a process sectional view illustrating the method for manufacturing the TFT according to the embodiment of the present invention.
【図14】液晶表示装置の構成図である。FIG. 14 is a configuration diagram of a liquid crystal display device.
【図15】TFTの断面図である。FIG. 15 is a sectional view of a TFT.
【図16】イオン打ち込み装置の概略図である。FIG. 16 is a schematic view of an ion implantation apparatus.
1 プラズマソース 2 ガス導入口 3 高周波電源 4 引き出し電極 5 加速電圧 6 抑制電極 7 接地電極 8 ステージ 10 基板 11 p−Si 12 ゲート絶縁膜 13 ゲート電極 14 注入ストッパー 15 側壁スペーサ 16 第1の層間絶縁膜 17 ソース電極 18 ドレイン電極 19 第2の層間絶縁膜 20 表示電極 CT1,CT2,CT3 コンタクトホール R レジスト DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Plasma source 2 Gas inlet 3 High frequency power supply 4 Extraction electrode 5 Acceleration voltage 6 Suppression electrode 7 Ground electrode 8 Stage 10 Substrate 11 p-Si 12 Gate insulating film 13 Gate electrode 14 Injection stopper 15 Side wall spacer 16 First interlayer insulating film Reference Signs List 17 source electrode 18 drain electrode 19 second interlayer insulating film 20 display electrode CT1, CT2, CT3 contact hole R resist
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 浩司 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三洋電機株式会社内 (72)発明者 武内 勝 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三洋電機株式会社内 (56)参考文献 特開 平4−320345(JP,A) 特開 平8−51207(JP,A) 特開 平8−124872(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/336 G02F 1/1368 H01L 21/265 H01L 29/786 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Koji Suzuki 2-5-5 Keihanhondori, Moriguchi-shi, Osaka Sanyo Electric Co., Ltd. (72) Masaru Takeuchi 2-5-5 Keihanhondori, Moriguchi-shi, Osaka No. 5 Inside Sanyo Electric Co., Ltd. (56) References JP-A-4-320345 (JP, A) JP-A-8-51207 (JP, A) JP-A-8-1224872 (JP, A) (58) Field (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/336 G02F 1/1368 H01L 21/265 H01L 29/786
Claims (2)
示す第1の不純物を低ドーズ量で注入することにより低
濃度領域を形成する第1の工程と、前記低濃度領域の一
部を除き、前記第1の不純物と同じ導電形を示す第2の
不純物を高ドーズ量で注入することにより、前記低濃度
領域の一部に接して高濃度領域を形成する第2の工程と
を有する半導体素子の製造方法において、 前記第1の工程は、第1の不純物元素を含んだ原料から
放電及び高電界によりイオンを取り出し、これらのイオ
ンから質量分析により第1の不純物のイオンを取り出
し、この第1の不純物のイオンを前記半導体層へ注入す
る工程であり、 前記第2の工程は、第2の不純物元素を含んだ原料から
放電及び電界によりイオンを取り出し、これら全てのイ
オンを前記半導体層へ注入する工程であることを特徴と
する半導体素子の製造方法。1. A first step of forming a low-concentration region by implanting a first impurity having a predetermined conductivity type into a predetermined region of a semiconductor layer at a low dose, and a part of the low-concentration region. A second step of forming a high-concentration region in contact with a part of the low-concentration region by implanting a second impurity having the same conductivity type as the first impurity at a high dose except for the first impurity. In the method for manufacturing a semiconductor device having the first step, the first step is to extract ions by a discharge and a high electric field from a raw material containing a first impurity element, to extract ions of the first impurity by mass spectrometry from these ions, The first step is a step of implanting ions of the first impurity into the semiconductor layer, and the second step is to extract ions from a raw material containing a second impurity element by electric discharge and electric field, and remove all these ions from the semiconductor. The method of manufacturing a semiconductor device which is a step of injecting into.
記第2の不純物元素の水素化合物と、水素との混合気体
であることを特徴とする請求項1記載の半導体素子の製
造方法。2. The method according to claim 1, wherein the raw material containing the second impurity element is a mixed gas of a hydrogen compound of the second impurity element and hydrogen.
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