JP4230307B2 - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、ガラス等の絶縁材料、あるいは珪素ウェハー上に酸化珪素等の絶縁被膜を形成した材料等の絶縁表面上に形成される絶縁ゲイト型トランジスタ(TFT)およびその作製方法に関する。本発明は、特にガラス転移点(歪み温度、歪み点とも言う)が750℃以下のガラス基板上に形成されるTFTに有効である。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3次元集積回路に使用されるものである。 The present invention relates to an insulating gate type transistor (TFT) formed on an insulating surface such as an insulating material such as glass or a material in which an insulating film such as silicon oxide is formed on a silicon wafer, and a method for manufacturing the same. The present invention is particularly effective for a TFT formed on a glass substrate having a glass transition point (also referred to as strain temperature or strain point) of 750 ° C. or lower. The semiconductor device according to the present invention is used for an active matrix such as a liquid crystal display, a driving circuit such as an image sensor, or a three-dimensional integrated circuit.
従来より、アクティブマトリクス型の液晶表示装置やイメージセンサー等の駆動の目的で、TFT(薄膜トランジスタ)を形成することが広く知られている。特に、最近は、高速動作の必要から、非晶質珪素を活性層に用いた非晶質珪素TFTにかわって、より電界移動度の高い結晶珪素TFTが開発されている。しかしながら、より高度な特性が必要とされるようになると、半導体集積回路技術で利用されるようなソース/ドレインをシリサイドによって構成することによって、当該部分のシート抵抗を低下させる構造(サリサイド構造、例えば、H.Kaneko他、IEEE Trans.Electron Devices,ED−33,1702(1986))が必要とされた。 2. Description of the Related Art Conventionally, it is widely known that a TFT (Thin Film Transistor) is formed for the purpose of driving an active matrix type liquid crystal display device or an image sensor. In particular, recently, due to the necessity of high-speed operation, a crystalline silicon TFT having higher electric field mobility has been developed in place of an amorphous silicon TFT using amorphous silicon as an active layer. However, when more advanced characteristics are required, a structure (such as a salicide structure such as a salicide structure) that reduces the sheet resistance of the portion by configuring the source / drain with silicide as used in semiconductor integrated circuit technology. H. Kaneko et al., IEEE Trans. Electron Devices, ED-33, 1702 (1986)).
しかしながら、公知の半導体集積回路技術とは異なって、TFTには解決すべき問題が多くあった。特に、素子が絶縁表面上に形成され、反応性イオン異方性エッチングが十分できないため、微細なパターンができないという大きな制約があった。
図6には、現在まで用いられているサリサイドを作製する代表的なプロセスの断面図を示す。まず、基板(ガラスでも珪素ウェハーでもよい)601上に下地膜602を形成し、活性層を結晶珪素603によって形成する。そして、この活性層上に酸化珪素等の材料によって絶縁被膜604を形成する。(図6(A))
However, unlike the known semiconductor integrated circuit technology, the TFT has many problems to be solved. In particular, since the element is formed on the insulating surface and reactive ion anisotropic etching cannot be performed sufficiently, there is a great restriction that a fine pattern cannot be formed.
FIG. 6 shows a cross-sectional view of a typical process for producing a salicide used up to now. First, a
次に、ゲイト電極605が多結晶珪素(燐等の不純物がンドーピングされている)やタンタル、チタン、アルミニウム等で形成される。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、自己整合的に不純物領域606が活性層603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となる。(図6(B))
Next, the gate electrode 605 is formed of polycrystalline silicon (doped with an impurity such as phosphorus), tantalum, titanium, aluminum, or the like. Further, an impurity element (phosphorus or boron) is introduced by means such as ion doping using the gate electrode as a mask, and an
次に、プラズマCVD、APCVD等の手段によって酸化珪素等の絶縁膜607を形成(図6(C))し、これを異方性エッチングすることによって、ゲイト電極の側面に隣接して側壁608を形成する。(図6(D))
そして、全面にチタン、クロム、タングステン、モリブテン等のシリサイドを形成するための金属被膜を成膜し(図6(E))、これを不純物領域606と反応させて、シリサイド領域610を形成する。側壁の下部(幅x)の不純物領域606はシリサイドが形成されないので、通常のソース/ドレイン611となる。(図6(F))
最後に、層間絶縁物612を形成し、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613を形成する。(図6(G))
Next, an
Then, a metal film for forming a silicide such as titanium, chromium, tungsten, molybdenum, or the like is formed over the entire surface (FIG. 6E), and this is reacted with the
Finally, an
以上の方法は従来の半導体集積回路におけるサリサイド作製プロセスをそのまま踏襲したものであって、ガラス基板上のTFT作製プロセスにはそのまま適用することの困難な工程や、あるいは生産性の面で好ましくない工程がある。
第1にはドーピング後に活性層表面をエッチングしなければならないことである。TFTの活性層は薄い方が良好な特性が得られることが知られている。したがって、図6の工程(D)において側壁608を形成する場合には活性層のオーバーエッチングには留意する必要がある。
The above method follows the salicide fabrication process in the conventional semiconductor integrated circuit as it is, and is a process that is difficult to apply to the TFT fabrication process on the glass substrate as it is or is not preferable in terms of productivity. There is.
First, the active layer surface must be etched after doping. It is known that the thinner the active layer of the TFT, the better characteristics can be obtained. Therefore, when forming the
しかしながら、活性層の厚さが150nm以下、好ましくは、80nm以下であるのに対し、側壁を形成するための絶縁膜607の厚さはゲイト電極605と同程度の厚さが必要であるため、300〜800nmであり、若干のオーバーエッチングは避けられない。加えて、活性層に不純物がドーピングされたもの(ドープド珪素)は、真性の珪素に比較するとはるかにエッチングされやすいのである。そのため、通常の条件では側壁の形成の際に活性層も大きくエッチングされる、あるいは、再現性よくエッチングできない、という問題があった。
However, since the thickness of the active layer is 150 nm or less, preferably 80 nm or less, the thickness of the
第2は、側壁の形成の困難さである。絶縁膜607の厚さは500〜2000nmもある。通常、基板上に設けられる下地膜602の厚さは100〜300nmであるので、このエッチング工程において誤って、下地膜をエッチングしてしまって、基板が露出することがよくあり、歩留りが低下した。特に、TFTの作製に用いられるガラス基板は珪素半導体にとって有害な元素が多く含まれているので、このようなオーバーエッチングは避けることが必要とされた。
また、側壁の幅を均一に仕上げることも難しいことであった。これは反応性イオンエッチング(RIE)等のプラズマドライエッチングの際に、半導体集積回路で用いられる珪素基板とは異なって、基板表面が絶縁性であるためにプラズマの微妙な制御が困難であったからである。
本発明は、上記のような問題を解決し、よりプロセスを簡略化して、サリサイド構造を形成する方法を提供することを目的とするものである。
Second, it is difficult to form the side wall. The
In addition, it is difficult to finish the width of the side wall uniformly. This is because, in plasma dry etching such as reactive ion etching (RIE), unlike the silicon substrate used in the semiconductor integrated circuit, the substrate surface is insulative, so that it is difficult to delicately control the plasma. It is.
An object of the present invention is to provide a method for forming a salicide structure by solving the above problems and further simplifying the process.
本発明では、従来に用いられたような側壁を用いずにシリサイドを形成することを特徴とする。すなわち、本発明では、シリサイドを形成するための金属被膜を成膜したのち、ソース/ドレインのドーピングをおこなうことを基本とする。
本発明の第1は
(A)絶縁表面上に半導体活性層と、前記活性層上に第1の絶縁膜と、前記第1の絶縁膜上に陽極酸化可能な材料によってゲイト電極材料の被膜をそれぞれ形成する工程
(B)前記ゲイト電極材料上に選択的にマスク膜を設け、該マスク膜を用いて、前記ゲイト電極材料をエッチングし、ゲイト電極を形成する工程
(C)前記ゲイト電極に電解溶液中で電流を印加することによって、主として該ゲイト電極の側面に多孔質の第1の陽極酸化物を形成する工程と
(D)前記マスク膜を除去する工程
(E)前記ゲイト電極に電解溶液中で電流を印加することによって、該ゲイト電極の側面および上面にバリヤ型の第2の陽極酸化物を形成する工程
(F)前記第1の陽極酸化物をマスクとして、前記第1の絶縁膜をエッチング除去することによって活性層の表面を露出せしめ、同時にゲイト絶縁膜を形成する工程
(G)前記第1の陽極酸化物を選択的に除去する工程
(H)前記ゲイト電極およびゲイト絶縁膜を覆って、シリサイドを形成するための金属被膜を形成する工程
(I)前記ゲイト電極およびゲイト絶縁膜をマスクとし、前記金属被膜を通して、前記活性層に選択的にN型もしくはP型の不純物元素を導入する工程と
(J)前記金属被膜を活性層と選択的に反応させることによって、活性層中に選択的にシリサイド領域を形成する工程
(K)前記工程(J)で反応しなかった金属被膜を除去する工程
を有する。
The present invention is characterized in that silicide is formed without using a side wall as used conventionally. That is, the present invention is basically based on the source / drain doping after forming a metal film for forming silicide.
The first aspect of the present invention is: (A) a semiconductor active layer on an insulating surface, a first insulating film on the active layer, and a gate electrode material film formed on the first insulating film by an anodizable material. (B) A step of selectively providing a mask film on the gate electrode material, and etching the gate electrode material using the mask film to form a gate electrode. (C) Electrolytically forming the gate electrode. A step of forming a porous first anodic oxide mainly on a side surface of the gate electrode by applying a current in the solution; and (D) a step of removing the mask film. (E) an electrolytic solution on the gate electrode. Forming a barrier type second anodic oxide on the side and top surfaces of the gate electrode by applying a current therein (F) using the first anodic oxide as a mask, the first insulating film Etching (G) a step of selectively removing the first anodic oxide; and (H) covering the gate electrode and the gate insulating film, exposing the surface of the active layer and simultaneously forming the gate insulating film. Step of forming a metal film for forming silicide (I) Step of selectively introducing N-type or P-type impurity element into the active layer through the metal film using the gate electrode and the gate insulating film as a mask And (J) a step of selectively forming a silicide region in the active layer by selectively reacting the metal coating with the active layer. (K) removing the metal coating that has not reacted in the step (J). Process.
このうち、工程(A)〜(H)までは順序の入替えは不可能であるが、工程(I)〜(K)は、入替え可能で、組み合わせることによって以下の2種類の構成が可能である。すなわち、
第1の構成 工程I→工程J→工程K
第2の構成 工程J→工程I→工程K
である。ここで、第1の構成では、工程Jにおいて、工程IでドーピングされたN型もしくはP型の不純物を活性化することも可能であるが、第2の構成では、工程Iと工程Kの間、もしくは工程Kの後に別に活性化の工程を設けることが望ましい。
上記の工程(J)において、もしくは、その工程の後においては、レーザーもしくは同等な強光を照射することによって、N型もしくはP型の不純物の活性化をおこなってもよい。また、上記工程(J)は、300〜500℃の熱アニールによっておこなってもよい。
Of these, the order cannot be changed up to the steps (A) to (H), but the steps (I) to (K) can be changed, and the following two types of configurations are possible by combining them. . That is,
First configuration Step I → Step J → Step K
Second configuration Step J → Step I → Step K
It is. Here, in the first configuration, it is possible to activate the N-type or P-type impurity doped in the step I in the step J, but in the second configuration, between the step I and the step K. Alternatively, it is desirable to provide a separate activation step after the step K.
In the step (J) or after the step, the N-type or P-type impurity may be activated by irradiating with a laser or equivalent intense light. The step (J) may be performed by thermal annealing at 300 to 500 ° C.
本発明の第1において、バリヤ型陽極酸化物は、一般には、概略中性の電解液において印加電圧を漸増させることにより得られる陽極酸化物のことで、緻密で耐圧が高い。一方、多孔質陽極酸化物は陽極酸化物の形成とその局所的なエッチングを並行しておこなうことによって得られる陽極酸化物で、一般には、水素イオン濃度pHが2未満の酸性の電解液において、一定低電圧を印加することによって得られる。 In the first aspect of the present invention, the barrier type anodic oxide is generally an anodic oxide obtained by gradually increasing the applied voltage in a substantially neutral electrolytic solution, and is dense and has a high withstand voltage. On the other hand, the porous anodic oxide is an anodic oxide obtained by performing anodic oxide formation and local etching in parallel. Generally, in an acidic electrolyte having a hydrogen ion concentration pH of less than 2, It is obtained by applying a constant low voltage.
特に、いわゆるバリヤ型の陽極酸化物はエッチングが難しいのに対し、多孔質型の陽極酸化物は燐酸等のエッチャントによって選択的にエッチングされる。このため、TFTを構成する他の材料、例えば、珪素、酸化珪素には何らダメージ(損傷)を与えることなく、処理することができるのが特徴である。また、バリヤ型、多孔質型とも陽極酸化物はドライエッチングでは極めてエッチングされにくい。特に、酸化珪素とのエッチングにおいては選択比が十分に大きいことも特徴である。 In particular, so-called barrier type anodic oxide is difficult to etch, whereas porous type anodic oxide is selectively etched by an etchant such as phosphoric acid. For this reason, it can be processed without giving any damage (damage) to other materials constituting the TFT, for example, silicon and silicon oxide. In addition, both the barrier type and the porous type are extremely difficult to be etched by dry etching. In particular, the etching ratio with silicon oxide is also characterized by a sufficiently high selectivity.
本発明の第2は、
(a)絶縁表面上に半導体活性層を形成する工程
(b)前記活性層上に選択的にドーピングマスクを設ける工程
(c)前記活性層およびドーピングマスクを覆って、シリサイドを形成するための金属被膜を形成する工程
(d)前記金属被膜を通して、前記活性層に選択的にN型もしくはP型の不純物元素を導入する工程
(e)前記金属被膜を活性層と選択的に反応させることによって、活性層中に選択的にシリサイド領域を形成する工程
(f)前記工程(e)で反応しなかった金属被膜を除去する工程
を有する。
The second of the present invention is
(A) Step of forming a semiconductor active layer on an insulating surface (b) Step of selectively providing a doping mask on the active layer (c) Metal for covering the active layer and the doping mask to form silicide (D) a step of selectively introducing an N-type or P-type impurity element into the active layer through the metal film (e) by selectively reacting the metal film with the active layer, A step of selectively forming a silicide region in the active layer; (f) a step of removing the metal film that has not reacted in the step (e);
このうち、工程(a)〜(c)までは順序の入替えは不可能であるが、工程(d)〜(f)は、入替え可能で、組み合わせることによって以下の2種類の構成が可能である。すなわち、
第3の構成 工程d→工程e→工程f
第4の構成 工程e→工程d→工程f
である。
より、一般的には、本発明において、工程(c)は工程(d)および(f)の前にあり、かつ、工程(d)は工程(e)の前にあることが条件とされる。
ここで、上記第3の構成では、工程eにおいて、工程dでドーピングされたN型もしくはP型の不純物を活性化することも可能であるが、第4の構成では、工程dと工程fの間、もしくは工程fの後に別に活性化の工程を設けることが望ましい。
Of these, the order cannot be changed up to the steps (a) to (c), but the steps (d) to (f) can be changed, and the following two types of configurations are possible by combining them. . That is,
Third configuration Step d → Step e → Step f
Fourth configuration Step e → Step d → Step f
It is.
More generally, in the present invention, step (c) is before steps (d) and (f), and step (d) is before step (e). .
Here, in the third configuration, it is possible to activate the N-type or P-type impurity doped in step d in step e. However, in the fourth configuration, steps d and f are performed. It is desirable to provide an activation step during or after step f.
上記工程(e)において、もしくは、その工程の後においては、レーザーもしくは同等な強光を照射することによって、N型もしくはP型の不純物の活性化をおこなってもよい。また、上記工程(e)は、300〜500℃の熱アニールによっておこなってもよい。 In the step (e) or after the step, the N-type or P-type impurity may be activated by irradiating with a laser or equivalent intense light. Moreover, the said process (e) may be performed by 300-500 degreeC thermal annealing.
また、本発明の第2はボトムゲイト型TFTでもトップゲイト型TFTでもよいが、特にトップゲイト型TFTでは、上記のドーピングマスクとして、ゲイト電極およびゲイト絶縁膜とするとよい。一方、ボトムゲイト型TFTでは、ドーピングマスクはソース/ドレインのドーピングのためのマスクを用いると良い。
本発明の第2の工程(d)は、N型もしくはP型の不純物元素を含むイオンを基板に対して30°以上の傾きを有せしめて照射することによって、ドーピングマスクの下部の一部にまでドーピングさせるとよい。
Further, the second of the present invention may be a bottom gate type TFT or a top gate type TFT. In particular, in the top gate type TFT, it is preferable to use a gate electrode and a gate insulating film as the doping mask. On the other hand, in a bottom gate type TFT, a mask for source / drain doping may be used as a doping mask.
In the second step (d) of the present invention, a part of the lower portion of the doping mask is irradiated by irradiating ions containing an N-type or P-type impurity element with an inclination of 30 ° or more with respect to the substrate. It is good to dope up to.
このように本発明の第1および第2においては、異方性エッチングによって得られる側壁を用いないでサリサイド構造を得ることができる。本発明で特徴的なことは、金属被膜を形成したのち、その金属被膜を通して、不純物イオンを注入し、ソース/ドレインを形成することである。すなわち、酸化珪素等とのエッチングの選択比の高い真性珪素の状態で酸化珪素を主成分とするゲイト絶縁膜のエッチングをおこなうため、活性層のオーバーエッチングがない。また、シリサイド領域にN型/P型の不純物が注入され、より低濃度でもシリサイド領域と金属電極とのオーミックコンタクトを得ることができる。 As described above, in the first and second embodiments of the present invention, a salicide structure can be obtained without using a side wall obtained by anisotropic etching. A feature of the present invention is that after forming a metal film, impurity ions are implanted through the metal film to form a source / drain. That is, since the gate insulating film containing silicon oxide as a main component is etched in the state of intrinsic silicon having a high etching selectivity with silicon oxide or the like, there is no overetching of the active layer. Further, N-type / P-type impurities are implanted into the silicide region, and an ohmic contact between the silicide region and the metal electrode can be obtained even at a lower concentration.
本発明は、酸化珪素との選択比の低いドーピングされた珪素表面の酸化珪素をエッチングする工程がないので、歩留り良くTFTを作製することができる。本発明によって得られるTFTの特性はもちろん、従来のサリサイド構造のTFTとなんら遜色のないものである。
また、本発明では、陽極酸化、回転斜めイオン注入等の手段により、ソース/ドレイン(図1の領域113や図3の領域310)の幅が極めて精度良く形成されるので、均一性の優れたTFT回路が得られる。
In the present invention, since there is no step of etching silicon oxide on a doped silicon surface having a low selectivity with respect to silicon oxide, a TFT can be manufactured with high yield. The characteristics of the TFT obtained by the present invention are of course not different from those of the conventional salicide structure TFT.
In the present invention, the width of the source / drain (
実施例ではガラス基板上のTFTを中心に説明したが、本発明のTFTは、半導体集積回路が形成された基板上に3次元集積回路を形成する場合でも、ガラスまたは有機樹脂等の上に形成される場合でも同様に形成されることはいうまでもないが、いずれの場合にも絶縁表面上に形成されることを特徴とする。 In the embodiments, the TFT on the glass substrate has been mainly described. However, the TFT of the present invention is formed on glass or organic resin even when a three-dimensional integrated circuit is formed on the substrate on which the semiconductor integrated circuit is formed. Needless to say, it is formed in the same manner in any case, but in any case, it is formed on the insulating surface.
図1に本実施例を示す。まず、基板(コーニング7059、300mm×400mm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・堆積した膜を用いてもよい。
FIG. 1 shows this embodiment. First, a silicon oxide film having a thickness of 100 to 300 nm was formed as a
その後、プラズマCVD法やLPCVD法によって非晶質珪素膜を30〜500nm、好ましくは50〜100nm堆積し、これを、550〜600℃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珪素膜をパターニングして島状領域103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104を形成した。
Thereafter, an amorphous silicon film was deposited by plasma CVD or LPCVD to a thickness of 30 to 500 nm, preferably 50 to 100 nm, and allowed to stand in a reducing atmosphere at 550 to 600 ° C. for 24 hours for crystallization. This step may be performed by laser irradiation. Then, the
その後、厚さ100〜3000nmのアルミニウム(1〜5wt%のZr(ジルコニウム)、もしくは0.1〜0.3wt%のSc(スカンジウム)を含む)膜を電子ビーム蒸着法もしくはスパッタ法によって形成した。そして、フォトレジスト(例えば、東京応化製、OFPR800/30cp)をスピンコート法によって形成した。このマスク膜の材料としては他に、感光性ポリイミドや通常のポリイミドでエッチングの可能なものを使用してもよい。 Thereafter, an aluminum film (containing 1 to 5 wt% Zr (zirconium) or 0.1 to 0.3 wt% Sc (scandium)) having a thickness of 100 to 3000 nm was formed by an electron beam evaporation method or a sputtering method. A photoresist (for example, OFPR 800/30 cp, manufactured by Tokyo Ohka) was formed by spin coating. In addition, a material that can be etched with photosensitive polyimide or ordinary polyimide may be used as the material of the mask film.
フォトレジストの形成前に、陽極酸化法によって厚さ10〜100nmの酸化アルミニウム膜を表面に形成しておくと、フォトレジストとの密着性が良く、また、フォトレジストからの電流のリークを抑制することにより、後の陽極酸化工程において、多孔質陽極酸化物を側面のみに形成するうえで有効であった。
その後、フォトレジストとアルミニウム膜をパターニングして、マスク106を形成し、これを用いて、アルミニウム膜をエッチングし、ゲイト電極105を形成した。マスク106はそのまま残して、次の工程に移行した。(図1(A))
If an aluminum oxide film having a thickness of 10 to 100 nm is formed on the surface by anodic oxidation before the formation of the photoresist, the adhesion with the photoresist is good and current leakage from the photoresist is suppressed. Thus, it was effective in forming the porous anodic oxide only on the side surface in the subsequent anodic oxidation step.
Thereafter, the photoresist and the aluminum film were patterned to form a
さらにこれに電解液中で電流を通じて陽極酸化し、厚さ300〜600nm、例えば、厚さ500nmの陽極酸化物107を形成した。陽極酸化は、3〜20%のクエン酸もしくはショウ酸、燐酸、クロム酸、硫酸等の酸性水溶液を用いておこない、10〜30Vの一定電流をゲイト電極に印加すればよい。溶液の水素イオン濃度pHは2未満であることが望ましい。最適なpHは電解溶液の種類に依存するが、シュウ酸の場合には0.9〜1.0である。この場合には、10〜30V程度の低電圧で500nm以上の厚い陽極酸化物を形成することができる。本実施例ではpH=0.9〜1.0のシュウ酸溶液(30℃)中で電圧を10Vとし、20〜40分、陽極酸化した。陽極酸化物の厚さは陽極酸化時間によって制御した。(図1(B))
Further, this was anodized through an electric current in an electrolytic solution to form an
次に、マスク106を除去し、再び電解溶液中において、電圧が1〜10V/分で上昇するようにゲイト電極に電流を印加した。今回は、3〜10%の酒石液、硼酸、硝酸の少なくとも1つが含まれたpH=6.9〜7.1のエチレングルコールアンモニア溶液を用いた。溶液の温度は10℃前後の室温より低い方が良好な酸化膜が得られた。このため、ゲイト電極の上面および側面にバリヤ型の陽極酸化物108が形成された。陽極酸化物108の厚さは印加電圧に比例し、印加電圧が150Vで200nmの陽極酸化物が形成された。(図1(C))
Next, the
注目すべきは、バリヤ型の陽極酸化が後の工程であるにもかかわらず、多孔質の陽極酸化物の外側にバリヤ型の陽極酸化物ができるのではなく、バリヤ型の陽極酸化物108は多孔質陽極酸化物107とゲイト電極105の間に形成されることである。燐酸系のエッチャントに対しては、多孔質陽極酸化物のエッチングレートはバリヤ型陽極酸化物のエッチングレートの10倍以上である。このため、後に燐酸系のエッチャントよって、多孔質陽極酸化物をエッチングする際に、バリヤ型の陽極酸化物108によって内側のゲイト電極を守ることができる。
It should be noted that, despite the fact that barrier type anodic oxidation is a later process, the barrier type
その後、ドライエッチング法によって酸化珪素膜104をエッチングした。このエッチングにおいては、等方性エッチングのプラズマモードでも、あるいは異方性エッチングの反応性イオンエッチングモードでもよい。ただし、珪素と酸化珪素の選択比を十分に大きくすることによって、活性層を深くエッチングしないようにすることが重要である。本発明では、活性層が真性珪素であるため酸化珪素とのエッチングの選択比は十分に大きい。例えば、エッチングガスとしてCF4 を使用すれば陽極酸化物はエッチングされず、酸化珪素膜104のみがエッチングされる。また、多孔質陽極酸化物107の下の酸化珪素膜(ゲイト絶縁膜)110はエッチングされずに残った。(図1(D))
Thereafter, the
本実施例では、ゲイト電極がアルミニウムであるが、その他の材料(例えば、タンタル、チタンを主成分とる場合)であっても、絶縁膜104が酸化珪素を主成分とする場合においては、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、酸化珪素である絶縁膜104は素早くエッチングされるが、酸化タンタル、酸化チタンのエッチングレートは十分に小さいので絶縁膜104を選択的にエッチングできる。
In this embodiment, the gate electrode is aluminum. However, even if other materials (for example, tantalum and titanium are the main components), when the insulating
また、ウェットエッチングを用いることも可能であり、1/100フッ酸等のフッ酸系のエッチャントを用いればよい。この場合にも酸化珪素である絶縁膜104は素早くエッチングされるが、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化チタン等のエッチングレートは十分に小さいので絶縁膜104を選択的にエッチングできる。
その後、燐酸、酢酸、硝酸の混酸を用いて多孔質陽極酸化物107をエッチングした。このエッチングでは陽極酸化物107のみがエッチングされ、エッチングレートは約60nm/分であった。その下のゲイト絶縁膜110はそのまま残存した。
Wet etching can also be used, and a hydrofluoric acid-based etchant such as 1/100 hydrofluoric acid may be used. Also in this case, the insulating
Thereafter, the porous
さらに、全面に適当な金属、例えば、チタン、クロム、ニッケル、モリブテン、タングステン、白金、パラジウム等の被膜、例えば、厚さ20〜200nmのチタン膜111をスパッタ法によって全面に形成した。(図1(E))
そして、イオンドーピング法によって、TFTの活性層103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)およびゲイト絶縁膜110をマスクとして自己整合的に不純物を注入した。
Further, an appropriate metal such as titanium, chromium, nickel, molybdenum, tungsten, platinum, palladium, or the like, for example, a
Then, by ion doping, impurities were implanted into the TFT
本実施例では、ドーピングガスとしてはフォスフィン(PH3 )を用いた。ドーズ量は5×1014〜5×1015原子/cm2 、加速電圧は60〜120kVとした。このため、ドーピング不純物は主として幅yの領域113に注入され、該領域はN型の不純物領域となった。一方、領域112は多くの不純物が通過して、かえって不純物濃度は低くなった。P型の不純物領域を形成するにはジボラン(B2 H6 )をドーピングガスとして用いればよい。(図1(F))
In this example, phosphine (PH 3 ) was used as the doping gas. The dose was 5 × 10 14 to 5 × 10 15 atoms / cm 2 , and the acceleration voltage was 60 to 120 kV. For this reason, the doping impurity is mainly implanted into the
本実施例では、ドーピングは1回のみとしたが、領域112にもドーピングされるように、電圧を加減して、2回のドーピングをおこなってもよい。また、領域113の不純物濃度が領域112の不純物濃度よりも1〜3桁低くなるようにドーピングをおこなってもよい。
この後、450℃の熱アニールを1〜5時間おこなった。この結果、ドーピング不純物が活性化されるとともに、チタン膜111と領域112の珪素が反応してシリサイド領域114が形成された。ドーピングされた珪素は反応性が高いため、450℃というような低温でも十分にシリサイド化をおこなうことができた。一方、チタン膜と接していない領域113はソース/ドレインとなった。
In this embodiment, the doping is performed only once. However, the doping may be performed twice by adjusting the voltage so that the
Thereafter, thermal annealing at 450 ° C. was performed for 1 to 5 hours. As a result, the doping impurities are activated and the
この工程は、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レーザー、KrF、XeCl、ArF等のエキシマーを使用する各種紫外光レーザーを照射する、いわゆる光アニール法も使用できるが、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。 In this process, an infrared laser such as a Nd: YAG laser (preferably Q-switched pulse oscillation) or a visible light laser such as a second harmonic thereof, various ultraviolet lasers using excimers such as KrF, XeCl, and ArF are used. Although a so-called optical annealing method of irradiating can be used, when laser irradiation is performed from the upper surface of the metal film, it is necessary to select a laser having a wavelength that is not reflected by the metal film. However, there is almost no problem when the metal film is extremely thin. Moreover, you may irradiate a laser beam from the board | substrate side. In this case, it is necessary to select a laser beam that passes through the underlying silicon semiconductor film.
また、非コヒーレントな可視光線もしくは近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。ランプアニールをおこなう場合には、被照射面表面が600〜1000℃程度になるように、600℃の場合は数分間、1000℃の場合は数10秒間のランプ照射を行うようにする。近赤外線(例えば1200nmの赤外線)によるアニールは、近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。 Further, lamp annealing by irradiation with non-coherent visible light or near infrared light may be used. When lamp annealing is performed, lamp irradiation is performed for several minutes at 600 ° C. and for several tens of seconds at 1000 ° C. so that the surface to be irradiated has a temperature of about 600 to 1000 ° C. Annealing with near infrared rays (for example, infrared rays of 1200 nm) selectively absorbs near infrared rays into the silicon semiconductor, does not heat the glass substrate so much, and shortens the time of one irradiation, thereby suppressing the heating of the glass substrate. Can be extremely useful.
上記のようにして、シリサイド領域114を形成した後、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未反応のチタン膜のエッチングした。露出した活性層と接触した部分以外のチタン膜(例えば、ゲイト絶縁膜110や陽極酸化膜108上に存在したチタン膜)はそのまま金属状態で残っていたが、このエッチングで除去できた。一方、シリサイド領域112の珪化チタンはエッチングされないので、残存させることができた。
After the
最後に、全面に層間絶縁物115として、CVD法によって酸化珪素膜を厚さ300nm形成した。そして、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116、117を形成した。以上によって、Nチャネル型TFTが完成された。アルミニウム配線がコンタクトする部分は珪化チタンであり、アルミニウムとの界面の安定性が珪素の場合よりも良好であるので、信頼性の高いコンタクトが得られた。
Finally, a silicon oxide film having a thickness of 300 nm was formed as an
また、このアルミニウム電極116、117と珪化物領域114の間にバリヤメタルとして、例えば窒化チタンを形成するとより一層、信頼性を向上させることができる。本実施例では、シリサイド領域のシート抵抗は10〜50Ω/□となった。この結果、周波数特性が良く、かつ、高いドレイン電圧でもホットキャリヤ劣化の少ないTFTを作製することができた。(図1(G))
本実施例で開示した方法によって、同様にPチャネル型TFTやCMOS回路も作製できる。
Further, if, for example, titanium nitride is formed as a barrier metal between the
Similarly, a P-channel TFT or a CMOS circuit can be manufactured by the method disclosed in this embodiment.
図3を用いて本実施例を説明する。まず、ガラス基板301上に下地の酸化珪素膜302を堆積し、さらに、結晶性珪素によって、厚さ50nmの非晶質珪素膜を成膜した。この後、これを550〜600℃の還元雰囲気に8〜24時間放置して、結晶化せしめた。この際には、ニッケル等の結晶化を助長する触媒元素を微量添加しても構わない。このようにして結晶化せしめたシリコン膜にKrFエキシマーレーザー(波長248nm)を照射して、さらに結晶性を改善した。レーザーのエネルギー密度はシリコン膜の結晶化度に依存するが、200〜350mJ/cm2 で好ましい結果が得られた。また、最適なエネルギー密度はレーザー照射時の基板温度にも依存した。このようにして得られた結晶性珪素膜をエッチングして、活性層303を形成した。
The present embodiment will be described with reference to FIG. First, a base
さらに、活性層303を覆って、厚さ150nmの酸化珪素のゲイト絶縁膜304を成膜した。そして、0.1〜0.3wt%のScを有する厚さ500nmのアルミニウム膜をスパッタ法によって成膜し、これをエッチングしてゲイト電極305を形成した。その後、これを陽極酸化して、その上面および側面に陽極酸化物306を形成した。
陽極酸化は、アンモニアによってpH≒7に調整した1〜3%の酒石酸エチレングリコール溶液に基板を浸し、白金を陰極、アルミニウムのゲイト電極305を陽極としておこなった。陽極酸化は、最初一定電流で特定の電圧まで電圧を上げ、その状態で1時間保持して終了させた。陽極酸化物306の厚さは200nmとした。(図3(A)))
Further, a silicon oxide
Anodization was performed by immersing the substrate in a 1 to 3% ethylene glycol tartrate solution adjusted to pH≈7 with ammonia, using platinum as a cathode and
次に、酸化珪素膜304をゲイト電極と陽極酸化物をマスクとしてエッチングした。エッチングにはドライエッチング法を用い、その際のエッチングガスとしてはCHF3 を用いた。陽極酸化物である酸化アルミニウムはドライエッチング法ではほとんどエッチングされず、酸化珪素膜のみが選択的にエッチングされるので好ましい。もちろん、ウェットエッチング法を用いてもよい。このようにして、Nチャネル型TFTの活性層を露出させた。そして、厚さ20〜200nmの白金(プラチナ)膜308をスパッタ法によって形成した。(図3(B))
Next, the
次に、斜めより不純物イオンを照射して、不純物領域107を形成した。その結果、不純物領域は陽極酸化物306の下にも回り込むこととなる。上記の各工程において不純物領域を形成するには、加速した不純物イオンを基板に対して斜めから照射することによっておこなうことを特徴とする。その際には、基板をイオン源の方向に対して傾けつつ、回転させることによっておこなう方法(回転斜めイオン注入法)を用いた。
Next,
回転斜めイオン注入法は、図2に示す装置を用いた。図2に示す装置は、チャンバー201とその内部に配置されたサンプルホルダー(基板ホルダー)202、アノード電極203、アノード電極203に高電圧を供給するための電源204、グリッド電極205を有している。サンプルホルダー202は斜方向からのイオン注入が可能となるように、角度θが自在に変化できる。また、サンプルホルダーには回転機構が備わっており、イオン注入の際に回転できるようになっている。(図2)
The rotating oblique ion implantation method used the apparatus shown in FIG. The apparatus shown in FIG. 2 includes a
また、アノード電極203には高電圧が印加できるような構造となっている。最大電圧としては、例えば、120kVもしくはそれ以上の電圧が印加される。アノードに印加された電圧によって、グリッド電極205の近傍においてRF放電等によってイオン化された不純物イオン206は、サンプルホルダー202上に配置された基板207(サンプル)の方向に加速される。その結果、基板には加速された不純物イオンが打ち込まれることになる。(図2)
The
本実施例では、ドーズ量は1×1013〜5×1014原子/cm2 、加速電圧は60〜120kV、例えば、ドーズ量を4×1013原子/cm2 、加速電圧を110kVとした。この結果、N型不純物領域309が形成され、この領域はゲイト電極305にオーバーラップするように形成された。(図3(C))
In this embodiment, the dose is 1 × 10 13 to 5 × 10 14 atoms / cm 2 , the acceleration voltage is 60 to 120 kV, for example, the dose is 4 × 10 13 atoms / cm 2 , and the acceleration voltage is 110 kV. As a result, an N-
そして、400〜550℃、例えば、450℃で1時間アニールをおこなった。この結果、白金膜とシリコン膜が密着していた部分においてはシリサイドが形成され、同時に、ドーピングされた不純物の活性化もおこなわれた。また、白金膜と酸化珪素、酸化アルミニウムは反応しなかったので、酸化珪素、陽極酸化物上の白金膜は未反応のまま残存した。これは簡単に除去できた。このようにして、ソース/ドレインに相当する部分にシリサイド領域311を形成した。また、N型不純物領域309のうち、シリサイドにならなかった幅xの部分がゲイト電極部にソース/ドレイン領域310として残った。(図3(D))
And it annealed at 400-550 degreeC, for example, 450 degreeC for 1 hour. As a result, silicide was formed in the portion where the platinum film and the silicon film were in close contact, and at the same time, the doped impurities were activated. Further, since the platinum film, silicon oxide, and aluminum oxide did not react, the platinum film on the silicon oxide and the anodic oxide remained unreacted. This was easily removed. In this way, a
次に、層間絶縁膜312として,プラズマCVD法によって酸化珪素膜を厚さ300nmに成膜した。そして、層間絶縁膜312をエッチングして、TFTのソース/ドレインにコンタクトホール形成した。そして、アルミニウム膜をスパッタリング法によって成膜し、パターニング・エッチングをおこなってソース/ドレイン電極313、314を形成した。(図3(E))
Next, a silicon oxide film having a thickness of 300 nm was formed as the
上記のシリサイド化の工程において、シリサイド反応の進め方によって、図3(D)および(E)のように、活性層の底までシリサイドが形成される場合や、図3(F)のように活性層の表面のみにシリサイドが形成される場合がある。当然のことながら、前者の方が、ソース/ドレインに該当する部分のシート抵抗は小さいのであるが、後者の場合でも十分に抵抗は低い。したがって、いずれの場合においても、ソース/ドレインのシート抵抗は、不純物領域310の幅xによってほぼ決定される。
In the above silicidation process, depending on the progress of the silicidation, silicide may be formed up to the bottom of the active layer as shown in FIGS. 3D and 3E, or the active layer as shown in FIG. In some cases, silicide is formed only on the surface. As a matter of course, the former has a smaller sheet resistance corresponding to the source / drain, but the latter has a sufficiently low resistance. Therefore, in any case, the sheet resistance of the source / drain is substantially determined by the width x of the
上記のことと関連するが、シリサイドの厚さは、ソース/ドレインに該当する領域に必要とされるシート抵抗によって選択される。シート抵抗として10〜100Ω/□を達成せんとすれば、シリサイドの比抵抗は、0.1〜1mΩ・cmであるので、シリサイドの厚さは10〜1000nmが適当である。
また、シリサイドを形成する際、熱アニール以外に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してもよい。また、レーザー光は、基板側から照射してもよい。レーザーを使用するのであれば、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上、基板への熱的なダメージもある。
In connection with the above, the thickness of the silicide is selected by the sheet resistance required for the region corresponding to the source / drain. If the sheet resistance is 10 to 100Ω / □, the specific resistance of the silicide is 0.1 to 1 mΩ · cm, and therefore the thickness of the silicide is suitably 10 to 1000 nm.
Further, when the silicide is formed, the metal film may be irradiated with strong light such as a laser in addition to the thermal annealing and reacted with the underlying silicon semiconductor film to form the silicide. Moreover, you may irradiate a laser beam from the board | substrate side. If a laser is used, a pulsed laser is preferred. Since the continuous wave laser has a long irradiation time, there is a danger that the irradiated object will be peeled off due to the expansion due to the heat, and there is also a thermal damage to the substrate.
図4を用いて本実施例を説明する。ガラス基板401上に、下地膜402、活性層403、ゲイト絶縁膜として機能する酸化珪素膜404、陽極酸化可能なゲイト電極405を形成し、ゲイト電極の上面および側面の陽極酸化をおこない、陽極酸化物406を得た。
さらに、酸化珪素膜404をエッチングして、ゲイト絶縁膜407を得た。そして、スパッタ法によって、厚さ100nmのパラジウム膜408を全面的に成膜した。(図4(B))
This embodiment will be described with reference to FIG. A
Further, the
そして、ゲイト電極および陽極酸化物をマスクとして、図2の装置を用い、斜めから不純物イオンを照射して不純物領域409を活性層に設けた。このときの不樹物濃度は通常の場合に比較して低くした。例えば、ドーズ量は1×1012〜5×1014原子/cm2 とした。(図4(C))
次に、今度はほぼ垂直方向から同じ導電型のイオンを照射し、さらに、不純物濃度を、先に形成された不純物領域409のものより高くした。この際のドーズ量は1×1014〜5×1015原子/cm2 が適当であった。この結果、陽極酸化物の下には幅xの低濃度の不純物領域が残り、その他の領域は高濃度不純物領域410となった。(図4(D))
Then, using the gate electrode and the anodic oxide as a mask, the
Next, ions of the same conductivity type were irradiated from a substantially vertical direction, and the impurity concentration was made higher than that of the
その後、パラジウム膜と不純物領域を反応させ、シリサイド領域412を形成した。しかし、陽極酸化物の下の領域の不純物領域409まではシリサイド反応が及ばず、不純物領域のまま残った。また、陽極酸化物上に形成された金属被膜はほとんど反応しない状態で残存するので、パラジウム膜408のうち、未反応のものは容易にエッチングできた。(図4(E))
その後、層間絶縁物413を堆積し、シリサイド領域にコンタクトホールを形成して、金属配線・電極414、415を形成してTFTが完成した。(図4(F))
Thereafter, the palladium film and the impurity region were reacted to form a
Thereafter, an
本実施例では、ソース/ドレイン領域として、低濃度の不純物をドーピングした。通常のTFTにおいて、このように低濃度の不純物をドーピングすると、ドレイン近傍での電界が緩和され、ホットキャリヤ注入による劣化が低下し、また、ソース/ドレイン間のリーク電流も低下するのであるが、例えば、図3の不純物領域310を低濃度にしたものでは、不純物濃度が低濃度であるがため、NI接合(Pチャネル型TFTの場合はPI接合)が浅く、また、シリサイド領域間の距離が短いために、ドレイン電圧が高い場合には、ソース/ドレイン間のリーク電流が増加しやすい。それを防ぐためには、図4のように高濃度のドーピングをおこなうと効果的である。
In this embodiment, low concentration impurities are doped as the source / drain regions. In a normal TFT, doping with such a low concentration of impurities alleviates the electric field in the vicinity of the drain, reduces deterioration due to hot carrier injection, and also reduces the leakage current between the source and drain. For example, in the case where the
図5に本実施例を示す。まず、基板(コーニング7059、100mm×100mm)501上にゲイト配線・電極502、503を形成した。ゲイト配線・電極は、厚さ300nmのタンタルを用いた。ゲイト電極の表面は陽極酸化によって処理することにより、絶縁性を高めてもよい。
その後、プラズマCVD法によって厚さ300〜600nm、例えば、400nmの窒化珪素膜504を堆積した。これはゲイト絶縁膜としても機能する。そして、厚さ30〜100nm、例えば、50nmの非晶質珪素膜をプラズマCVD法によって形成した。そして、これをエッチングして、活性層505を形成した。(図5(A))
FIG. 5 shows this embodiment. First, gate wiring /
Thereafter, a
さらに、プラズマCVD法によって厚さ300〜600nm、例えば、200nmの酸化珪素膜を堆積した。そして、全面にフォトレジストを塗布し、基板裏面から露光することにより、ゲイト電極・配線502、503をマスクとしてパターニングをおこなった。そして、このパターンを用いて、酸化珪素膜をエッチングし、ドーピングマスク506、507を形成した。(図5(B))
その後、厚さ50nmのチタン膜508をスパッタ法によって形成した。(図5(C))
Further, a silicon oxide film having a thickness of 300 to 600 nm, for example, 200 nm was deposited by plasma CVD. Then, a photoresist was applied to the entire surface and exposed from the back surface of the substrate, and patterning was performed using the gate electrodes /
Thereafter, a
次に、図2の装置を用いた回転斜めイオンドーピング法によって、活性層505に、N型の不純物を注入し、N型不純物領域(ソース/ドレイン領域)509を形成した。ドーピングガスとしては、フォスフィン(PH3 )を用いた。ドーズ量は5×1014〜5×1015原子/cm2 、加速電圧は60〜90kVとした。(図5(D))
Next, an N-type impurity region (source / drain region) 509 was formed by implanting an N-type impurity into the
そして、300〜450℃、例えば、350℃で10〜60分、熱アニールすることによって、チタンとシリコンを反応させ、シリサイド領域510を形成した。この後、残ったチタン膜をエッチングした。(図5(E))
さらに、全面にスパッタ法で厚さ500nmのアルミニウム膜を形成し、これをエッチングして、配線511、512を形成した。配線511、512は先に形成されたシリサイド領域を接触する。以上によって、TFTが完成された。(図5(F))
Then, by performing thermal annealing at 300 to 450 ° C., for example, 350 ° C. for 10 to 60 minutes, titanium and silicon were reacted to form a
Further, an aluminum film having a thickness of 500 nm was formed on the entire surface by sputtering, and this was etched to form
図7に本実施例を示す。実施例1と同様に、ガラス基板701上に下地酸化膜702と、結晶性珪素膜の島状領域703、厚さ150nmの酸化珪素のゲイト絶縁膜704、アルミニウム(1〜5wt%のZr(ジルコニウム)を含む)のゲイト電極705、バリヤ型の陽極酸化物706、多孔質の陽極酸化物707を形成した。(図7(A)、図1(D)に相当)
その後、燐酸、酢酸、硝酸の混酸を用いて多孔質陽極酸化物707をエッチングした。さらに、全面に厚さ20〜200nmのクロムの被膜をスパッタ法によって形成した。スパッタ成膜時にクロムは活性層の珪素と反応し、活性層の表面の2〜10nmはシリサイド(図示せず)となった。(図7(B))
FIG. 7 shows this embodiment. In the same manner as in Example 1, a
Thereafter, the porous
この後、450℃の熱アニールを1〜5時間おこなった。この結果、クロム膜708と活性層703の珪素が反応してシリサイド領域709が形成された。一方、活性層のうちクロム膜と接していない領域ではシリサイドは形成されなかった。(図7(C))
この工程は、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レーザー、KrF、XeCl、ArF等のエキシマーを使用する各種紫外光レーザーを照射する、いわゆる光アニール法も使用できるが、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。
Thereafter, thermal annealing at 450 ° C. was performed for 1 to 5 hours. As a result, the
In this process, an infrared laser such as a Nd: YAG laser (preferably Q-switched pulse oscillation) or a visible light laser such as a second harmonic thereof, various ultraviolet lasers using excimers such as KrF, XeCl, and ArF are used. Although a so-called optical annealing method of irradiating can be used, when laser irradiation is performed from the upper surface of the metal film, it is necessary to select a laser having a wavelength that is not reflected by the metal film. However, there is almost no problem when the metal film is extremely thin. Moreover, you may irradiate a laser beam from the board | substrate side. In this case, it is necessary to select a laser beam that passes through the underlying silicon semiconductor film.
また、非コヒーレントな可視光線もしくは近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。ランプアニールをおこなう場合には、被照射面表面が600〜1000℃程度になるように、600℃の場合は数分間、1000℃の場合は数10秒間のランプ照射を行うようにする。近赤外線(例えば1200nmの赤外線)によるアニールは、近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。 Further, lamp annealing by irradiation with non-coherent visible light or near infrared light may be used. When lamp annealing is performed, lamp irradiation is performed for several minutes at 600 ° C. and for several tens of seconds at 1000 ° C. so that the surface to be irradiated has a temperature of about 600 to 1000 ° C. Annealing with near infrared rays (for example, infrared rays of 1200 nm) selectively absorbs near infrared rays into the silicon semiconductor, does not heat the glass substrate so much, and shortens the time of one irradiation, thereby suppressing the heating of the glass substrate. Can be extremely useful.
そして、イオンドーピング法によって、TFTの活性層703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)およびゲイト絶縁膜704をマスクとして自己整合的に不純物を注入した。
本実施例では、ドーピングガスとしてはフォスフィン(PH3 )を用いた。ドーズ量は5×1014〜5×1015原子/cm2 、加速電圧は60〜120kVとした。このため、ドーピング不純物は主としてゲイト絶縁膜704の下の活性層領域710に注入され、該領域はN型の不純物領域となった。(図7(D))
Then, by ion doping, impurities were implanted into the TFT
In this example, phosphine (PH 3 ) was used as the doping gas. The dose was 5 × 10 14 to 5 × 10 15 atoms / cm 2 , and the acceleration voltage was 60 to 120 kV. Therefore, the doping impurity is mainly implanted into the
本実施例では、ドーピングは1回のみとしたが、領域709にもドーピングされるように、電圧を加減して、2回のドーピングをおこなってもよい。また、領域710の不純物濃度が領域709の不純物濃度よりも1〜3桁低くなるようにドーピングをおこなってもよい。
そして、ドーピングされた不純物の活性化をおこなった。本実施例では300〜500℃、例えば、450℃の熱アニールを0.1〜2時間、例えば、1時間おこなった。この工程は、上記のようなレーザーやRTA法を用いておこなってもよい。このように、クロム膜を設けたまま活性化をおこなったために、さらに、シリサイドの形成を促進することができた。
In this embodiment, the doping is performed only once. However, the doping may be performed twice by adjusting the voltage so that the
Then, the doped impurities were activated. In this example, thermal annealing at 300 to 500 ° C., for example, 450 ° C. was performed for 0.1 to 2 hours, for example, 1 hour. This step may be performed using the laser or RTA method as described above. As described above, since the activation was performed with the chromium film provided, the formation of silicide could be further promoted.
その後、未反応のクロム膜をエッチングし、全面に層間絶縁物711として、CVD法によって酸化珪素膜を厚さ300nm形成した。そして、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712、713を形成した。以上によって、Nチャネル型TFTが完成された。
本実施例では、ドーピングされた不純物の活性化を、クロム膜を除去する前におこなったが、クロム膜を除去した後におこなってもよい。この場合には、特に、レーザーやRTA法を用いる際には、クロム膜による光の反射を考慮しなくても良いので、効果的に活性化をおこなうことができる。
Thereafter, the unreacted chromium film was etched, and a silicon oxide film having a thickness of 300 nm was formed as an
In this embodiment, the doped impurities are activated before removing the chromium film, but may be performed after removing the chromium film. In this case, in particular, when using a laser or RTA method, it is not necessary to consider the reflection of light by the chromium film, so that activation can be performed effectively.
101 絶縁基板
102 下地酸化膜(酸化珪素)
103 活性層
104 絶縁膜(酸化珪素)
105 ゲイト電極(アルミニウム)
106 マスク膜(フォトレジスト)
107 陽極酸化物(多孔質)
108 陽極酸化物(バリヤ型)
109 ゲイト絶縁膜の端部
110 ゲイト絶縁膜
111 金属被膜(チタン)
112、113 N型不純物領域
114 シリサイド領域
115 層間絶縁物
116、117 金属配線・電極(アルミニウム)
101 Insulating
103
105 Gate electrode (aluminum)
106 Mask film (photoresist)
107 Anodic oxide (porous)
108 Anodic oxide (barrier type)
109 Gate insulating
112, 113 N-
Claims (7)
前記珪素膜上に絶縁膜を形成し、
前記絶縁膜上にゲイト電極を形成し、
前記ゲイト電極を陽極酸化して、前記ゲイト電極の上面及び側面に陽極酸化物を形成し、
前記陽極酸化物及び前記ゲイト電極をマスクとして、前記絶縁膜を除去して前記珪素膜を露出させ、
前記露出した珪素膜、前記陽極酸化物及び前記ゲイト電極を覆って金属被膜を形成し、
前記金属被膜を通して、前記珪素膜に選択的に導電型の不純物イオンを前記絶縁表面に対して斜めにイオン注入により導入することによってソース領域及びドレイン領域を形成し、
アニールにより、前記露出した珪素膜の前記ソース領域及びドレイン領域と前記金属被膜を反応させることによって、前記露出した珪素膜の底までシリサイド領域を形成し、
未反応のまま残存した前記金属被膜を除去し、
前記ソース領域及びドレイン領域の一部は、前記ゲイト電極にオーバーラップしていることを特徴とする半導体装置の作製方法。 Forming a silicon film on the insulating surface ;
Forming an insulating film on the silicon film;
Forming a gate electrode on the insulating film;
Anodizing the gate electrode to form an anodic oxide on the top and side surfaces of the gate electrode;
Using the anodic oxide and the gate electrode as a mask, the insulating film is removed to expose the silicon film,
Forming a metal film covering the exposed silicon film , the anodic oxide and the gate electrode;
Through the metal film, a source region and a drain region are formed by selectively introducing impurity ions of a conductive type into the silicon film by ion implantation obliquely with respect to the insulating surface ;
By annealing , the source region and the drain region of the exposed silicon film and the metal film are reacted to form a silicide region to the bottom of the exposed silicon film ,
Removing the metal coating remaining unreacted ,
The portion of the source and drain regions, the method for manufacturing a semiconductor device, characterized in that overlaps with the gate electrodes.
前記珪素膜上に絶縁膜を形成し、
前記絶縁膜上にゲイト電極を形成し、
前記ゲイト電極を陽極酸化して、前記ゲイト電極の上面及び側面に陽極酸化物を形成し、
前記陽極酸化物及び前記ゲイト電極をマスクとして、前記絶縁膜を除去して前記珪素膜を露出させ、
前記露出した珪素膜、前記陽極酸化物及び前記ゲイト電極を覆って金属被膜を形成し、
アニールにより前記露出した珪素膜と前記金属被膜を反応させることによって、前記露出した珪素膜の底までシリサイド領域を形成し、
未反応のまま残存した前記金属被膜を通して、前記珪素膜及び前記シリサイド領域に選択的に導電型の不純物イオンを前記絶縁表面に対して斜めにイオン注入により導入することによってソース領域及びドレイン領域を形成し、
前記未反応のまま残存した金属被膜を除去し、
前記ソース領域及びドレイン領域の一部は、前記ゲイト電極にオーバーラップしていることを特徴とする半導体装置の作製方法。 Forming a silicon film on the insulating surface ;
Forming an insulating film on the silicon film;
Forming a gate electrode on the insulating film;
Anodizing the gate electrode to form an anodic oxide on the top and side surfaces of the gate electrode;
Using the anodic oxide and the gate electrode as a mask, the insulating film is removed to expose the silicon film,
Forming a metal film covering the exposed silicon film , the anodic oxide and the gate electrode;
By reacting the exposed silicon film with the metal film by annealing, a silicide region is formed to the bottom of the exposed silicon film ,
Through the metal film remaining unreacted, a source region and a drain region are formed by selectively introducing impurity ions of conductivity type into the silicon film and the silicide region obliquely with respect to the insulating surface . And
Removing the metal film remaining unreacted ,
The portion of the source and drain regions, the method for manufacturing a semiconductor device, characterized in that overlaps with the gate electrodes.
前記珪素膜上に絶縁膜を形成し、
前記絶縁膜上にゲイト電極を形成し、
前記ゲイト電極を陽極酸化して、前記ゲイト電極の上面及び側面に陽極酸化物を形成し、
前記陽極酸化物及び前記ゲイト電極をマスクとして、前記絶縁膜を除去して前記珪素膜を露出させ、
前記露出した珪素膜、前記陽極酸化物及び前記ゲイト電極を覆って金属被膜を形成し、
前記金属被膜を通して、前記珪素膜に選択的に導電型の不純物イオンを前記絶縁表面に対して斜めにイオン注入により導入することによって、一対の低濃度不純物領域を形成し、
前記金属被膜を通して、前記珪素膜に選択的に前記導電型の不純物イオンと同じ導電型の不純物イオンを前記絶縁表面に対して垂直にイオン注入により導入することによって、ソース領域及びドレイン領域を形成した後、
アニールにより、前記露出した珪素膜の前記ソース領域及びドレイン領域と前記金属被膜を反応させることによって、前記露出した珪素膜の底までシリサイド領域を形成し、
未反応のまま残存した前記金属被膜を除去し、
前記一対の低濃度不純物領域の一部は、前記ゲイト電極にオーバーラップしていることを特徴とする半導体装置の作製方法。 Forming a silicon film on the insulating surface ;
Forming an insulating film on the silicon film;
Forming a gate electrode on the insulating film;
Anodizing the gate electrode to form an anodic oxide on the top and side surfaces of the gate electrode;
Using the anodic oxide and the gate electrode as a mask, the insulating film is removed to expose the silicon film,
Forming a metal film covering the exposed silicon film , the anodic oxide and the gate electrode;
Through the metal film, a conductive impurity ion is selectively introduced into the silicon film obliquely with respect to the insulating surface by ion implantation, thereby forming a pair of low-concentration impurity regions,
Through the metal film, a source region and a drain region were formed by introducing impurity ions of the same conductivity type as the impurity ions of the conductivity type selectively into the silicon film by ion implantation perpendicular to the insulating surface . rear,
By annealing , the source region and the drain region of the exposed silicon film and the metal film are reacted to form a silicide region to the bottom of the exposed silicon film ,
Removing the metal coating remaining unreacted ,
Wherein a portion of the pair of low-concentration impurity regions, a method for manufacturing a semiconductor device, characterized in that overlaps with the gate electrodes.
前記珪素膜上に絶縁膜を形成し、
前記絶縁膜上にゲイト電極を形成し、
前記ゲイト電極を陽極酸化して、前記ゲイト電極の上面及び側面に陽極酸化物を形成し、
前記陽極酸化物及び前記ゲイト電極をマスクとして、前記絶縁膜を除去して前記珪素膜を露出させ、
前記露出した珪素膜、前記陽極酸化物及び前記ゲイト電極を覆って金属被膜を形成し、
アニールにより前記露出した珪素膜と前記金属被膜を反応させることによって、前記露出した珪素膜の底までシリサイド領域を形成し、
未反応のまま残存した前記金属被膜を通して、前記珪素膜及び前記シリサイド領域に選択的に導電型の不純物イオンを前記絶縁表面に対して斜めにイオン注入により導入することによって、一対の低濃度不純物領域を形成し、
前記未反応のまま残存した金属被膜を通して、前記シリサイド領域に選択的に前記導電型の不純物イオンと同じ導電型の不純物イオンを前記絶縁表面に対して垂直にイオン注入により導入することによって、ソース領域及びドレイン領域を形成し、
前記未反応のまま残存した金属被膜を除去し、
前記一対の低濃度不純物領域の一部は、前記ゲイト電極にオーバーラップしていることを特徴とする半導体装置の作製方法。 Forming a silicon film on the insulating surface ;
Forming an insulating film on the silicon film;
Forming a gate electrode on the insulating film;
Anodizing the gate electrode to form an anodic oxide on the top and side surfaces of the gate electrode;
Using the anodic oxide and the gate electrode as a mask, the insulating film is removed to expose the silicon film,
Forming a metal film covering the exposed silicon film , the anodic oxide and the gate electrode;
By reacting the exposed silicon film with the metal film by annealing, a silicide region is formed to the bottom of the exposed silicon film ,
A pair of low-concentration impurity regions are introduced by selectively implanting impurity ions of a conductive type into the silicon film and the silicide region obliquely with respect to the insulating surface through the metal film remaining unreacted. Form the
Through the metal film remaining unreacted, the source region is selectively introduced into the silicide region by ion implantation of the same conductivity type impurity ions as the conductivity type impurity ions perpendicularly to the insulating surface . And a drain region,
Removing the metal film remaining unreacted ,
Wherein a portion of the pair of low-concentration impurity regions, a method for manufacturing a semiconductor device, characterized in that overlaps with the gate electrodes.
前記ゲイト電極上に第1の絶縁膜を形成し、
前記第1の絶縁膜上に珪素膜を形成し、
前記珪素膜を選択的に除去することによって前記第1の絶縁膜の一部を露出させ、
前記珪素膜及び前記第1の絶縁膜を覆って、第2の絶縁膜を形成し、
前記第2の絶縁膜上にフォトレジストを形成し、前記ゲイト電極をマスクとして露光することによりパターンを形成し、
前記パターンをマスクとして前記第2の絶縁膜を除去して前記珪素膜の一部を露出させ、
前記露出した珪素膜、前記第1の絶縁膜、及び前記第2の絶縁膜を覆って、金属被膜を形成し、
前記金属被膜を通して、前記珪素膜に選択的に導電型の不純物イオンを前記絶縁表面に対して斜めにイオン注入により導入することによってソース領域及びドレイン領域を形成し、
アニールにより、前記露出した珪素膜の前記ソース領域及びドレイン領域と前記金属被膜を反応させることによって、前記露出した珪素膜の底までシリサイド領域を形成し、
未反応のまま残存した前記金属被膜を除去し、
前記ソース領域及びドレイン領域の一部は、前記ゲイト電極にオーバーラップしていることを特徴とする半導体装置の作製方法。 Forming a gate electrode on the insulating surface ;
Forming a first insulating film on the gate electrode;
Forming a silicon film on the first insulating film;
A portion of the first insulating film is exposed by selectively removing the silicon film;
Covering the silicon film and the first insulating film to form a second insulating film;
Forming a photoresist on the second insulating film, and forming a pattern by exposing the gate electrode as a mask;
Removing the second insulating film using the pattern as a mask to expose a portion of the silicon film;
Covering the exposed silicon film, the first insulating film, and the second insulating film to form a metal film;
Through the metal film, a source region and a drain region are formed by selectively introducing impurity ions of a conductive type into the silicon film by ion implantation obliquely with respect to the insulating surface ;
By annealing , the source region and the drain region of the exposed silicon film and the metal film are reacted to form a silicide region to the bottom of the exposed silicon film ,
Removing the metal coating remaining unreacted ,
The portion of the source and drain regions, the method for manufacturing a semiconductor device, characterized in that overlaps with the gate electrodes.
前記ゲイト電極上に第1の絶縁膜を形成し、
前記第1の絶縁膜上に珪素膜を形成し、
前記珪素膜を選択的に除去することによって前記第1の絶縁膜の一部を露出させ、
前記珪素膜及び前記第1の絶縁膜を覆って、第2の絶縁膜を形成し、
前記第2の絶縁膜上にフォトレジストを形成し、前記ゲイト電極をマスクとして露光することによりパターンを形成し、
前記パターンをマスクとして前記第2の絶縁膜を除去して前記珪素膜の一部を露出させ、
前記露出した珪素膜、前記第1の絶縁膜、及び前記第2の絶縁膜を覆って、金属被膜を形成し、
アニールにより前記露出した珪素膜と前記金属被膜を反応させることによって、前記露出した珪素膜の底までシリサイド領域を形成し、
未反応のまま残存した前記金属被膜を通して、前記珪素膜及び前記シリサイド領域に選択的に導電型の不純物イオンを前記絶縁表面に対して斜めにイオン注入により導入することによってソース領域及びドレイン領域を形成し、
前記未反応のまま残存した金属被膜を除去し、
前記ソース領域及びドレイン領域の一部は、前記ゲイト電極にオーバーラップしていることを特徴とする半導体装置の作製方法。 Forming a gate electrode on the insulating surface ;
Forming a first insulating film on the gate electrode;
Forming a silicon film on the first insulating film;
A portion of the first insulating film is exposed by selectively removing the silicon film;
Covering the silicon film and the first insulating film to form a second insulating film;
Forming a photoresist on the second insulating film, and forming a pattern by exposing the gate electrode as a mask;
Removing the second insulating film using the pattern as a mask to expose a portion of the silicon film;
Covering the exposed silicon film, the first insulating film, and the second insulating film to form a metal film;
By reacting the exposed silicon film with the metal film by annealing, a silicide region is formed to the bottom of the exposed silicon film ,
Through the metal film remaining unreacted, a source region and a drain region are formed by selectively introducing impurity ions of conductivity type into the silicon film and the silicide region obliquely with respect to the insulating surface . And
Removing the metal film remaining unreacted ,
The portion of the source and drain regions, the method for manufacturing a semiconductor device, characterized in that overlaps with the gate electrodes.
前記一対の低濃度不純物領域及び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及び側面に形成された、前記ゲイト電極の陽極酸化物と、を有する半導体装置において、
前記ソース領域及びドレイン領域の不純物イオンの濃度は、前記低濃度不純物領域の不純物イオンの濃度よりも高く、
前記ソース領域及びドレイン領域の全体にシリサイド領域が形成され、
前記シリサイド領域は、金属配線と接続されていることを特徴とする半導体装置。 A source region and a drain region formed on the insulating surface , a pair of low-concentration impurity regions formed between the source region and the drain region, and a channel formation region formed between the pair of low-concentration impurity regions And a semiconductor film having
A gate insulating film formed on the pair of low-concentration impurity regions and the channel formation region ;
A gate electrode formed on the gate insulating film;
In the semiconductor device having the anodic oxide of the gate electrode formed on the upper surface and the side surface of the gate electrode ,
The concentration of impurity ions in the source region and drain region is higher than the concentration of impurity ions in the low concentration impurity region ,
Silicide region is formed on the entire front Symbol source and drain regions,
The semiconductor device, wherein the silicide region is connected to a metal wiring.
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