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JPH06302824A - Thin-film transistor and its manufacture - Google Patents

Thin-film transistor and its manufacture

Info

Publication number
JPH06302824A
JPH06302824A JP15412893A JP15412893A JPH06302824A JP H06302824 A JPH06302824 A JP H06302824A JP 15412893 A JP15412893 A JP 15412893A JP 15412893 A JP15412893 A JP 15412893A JP H06302824 A JPH06302824 A JP H06302824A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
region
thin
semiconductor film
channel portion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP15412893A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hisaki Tarui
久樹 樽井
Eiji Maruyama
英治 丸山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
Priority to JP15412893A priority Critical patent/JPH06302824A/en
Publication of JPH06302824A publication Critical patent/JPH06302824A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Thin Film Transistor (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide a manufacturing method of a thin-film transistor, which can obtain an LDD structure without using a cap film in an ion implantation operation and without depositing layers having two kinds of dose amounts. CONSTITUTION:The manufacture includes a process wherein an amorphous silicon film 2 having a thin film thickness is formed in a region to be used as a channel part and in a region a little larger than the region and amorphous silicon films 2 having a thick film thickness are formed in regions to be used as contact parts on both sides of it, a process wherein the amorphous silicon films 2 are recrystallized by being irradiated with a laser beam and a process wherein impurities are ion-implanted into the recrystallized silicon films excluding the region to be used as the channel part and they are activated thermally.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、チャネル部における移
動度の向上とコンタクト部におけるシート抵抗の低減を
両立した薄膜トランジスタ及びLDD(Lightly
DopadDrain)構造と同様の効果を得る薄膜
トランジスタの製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thin film transistor and an LDD (Lightly) which have both improved mobility in a channel portion and reduced sheet resistance in a contact portion.
The present invention relates to a method of manufacturing a thin film transistor that achieves the same effect as the DopadDrain structure.

【0002】[0002]

【従来の技術】図9は、従来の薄膜トランジスタ(以
下、TFTという)の製造方法を工程順に示した縦断面
図である。
2. Description of the Related Art FIG. 9 is a longitudinal sectional view showing a method of manufacturing a conventional thin film transistor (hereinafter referred to as TFT) in the order of steps.

【0003】以下、この図に従って従来のTFTの製造
方法を説明する。
A conventional method of manufacturing a TFT will be described below with reference to this drawing.

【0004】同図(a)に示すように、絶縁性基板1上
に熱CVD法、或は、PECVD法等を用いてポリシリ
コン(以下、Poly−Siという)膜2を300〜1
500Åの膜厚に形成する。
As shown in FIG. 1A, a polysilicon (hereinafter referred to as Poly-Si) film 2 is formed on an insulating substrate 1 by a thermal CVD method, a PECVD method, or the like 300-1.
It is formed to a film thickness of 500Å.

【0005】次に、同図(b)に示すように、Poly
−Si膜2に対し、素子間分離のためのアイランド化処
理を施す。
Next, as shown in FIG.
-The Si film 2 is subjected to an islanding process for element isolation.

【0006】その後、同図(c)に示すように、SiO
2,SiNx等からなるゲート絶縁膜3をスパッタ、或は
CVD法により1000〜2000Åの膜厚に形成し、
この上に高融点金属等からなるゲート電極4を形成す
る。
After that, as shown in FIG.
2 , a gate insulating film 3 made of SiN x or the like is formed to a film thickness of 1000 to 2000 Å by sputtering or a CVD method,
A gate electrode 4 made of a refractory metal or the like is formed thereon.

【0007】次に、ゲート電極4をマスクとし、イオン
ビーム5により、ソース・ドレイン領域S,DにP(リ
ン)又はB(ホウ素)等の不純物を注入する。その後、
熱アニール或は、レーザ活性化処理により、ソース・ド
レイン領域S,Dを電気的に活性化する。
Next, using the gate electrode 4 as a mask, an impurity such as P (phosphorus) or B (boron) is implanted into the source / drain regions S and D by the ion beam 5. afterwards,
The source / drain regions S and D are electrically activated by thermal annealing or laser activation treatment.

【0008】次に、同図(e)に示すように、PSG或
はSiNx等からなるパッシベーション膜7を3000
〜7000Åの膜厚に形成した後、ソース・ドレイン
S,D上部にコンタクトホールを形成し、ソース・ドレ
イン電極8を形成する。これにより、TFTが得られ
る。
Next, as shown in FIG. 3E, a passivation film 7 made of PSG, SiN x , or the like is applied to 3000.
After forming the film with a thickness of ˜7,000 Å, contact holes are formed on the source / drain S and D, and the source / drain electrode 8 is formed. Thereby, a TFT is obtained.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記TFT
においては、従来より素子駆動速度向上等のためのチャ
ネル部Cの移動度の向上と、素子駆動電力低減等のため
のコンタクト部S,Dにおけるシート抵抗の低減が望ま
れている。
By the way, the above-mentioned TFT
In the prior art, it has been desired to improve the mobility of the channel portion C to improve the element driving speed and reduce the sheet resistance of the contact portions S and D to reduce the element driving power.

【0010】チャネル部Cの移動度の向上を図るために
は、チャネル部Cの膜厚を薄くする(約500Å)のが
望ましいが、そのためにPoly−Si膜2を薄く形成
したのでは、コンタクト部S,Dとなる部分の膜厚も共
に薄くなってしまう。コンタクト部S,Dとなる部分に
は、前述したように、導電化のためのイオン注入及び熱
活性化処理が施されるが、コンタクト部の膜厚が薄い場
合には、シート抵抗低減のためのイオン注入条件及び活
性化条件の最適化の範囲が極めて狭いものとなり、各素
子間での特性にばらつきが生じ、品質低下及び歩留り低
下を招く。
In order to improve the mobility of the channel portion C, it is desirable to make the film thickness of the channel portion C thin (about 500Å). For that reason, if the Poly-Si film 2 is made thin, the contact is The film thicknesses of the portions to be the portions S and D also become thin. As described above, the portions to be the contact portions S and D are subjected to ion implantation and thermal activation treatment for conductivity, but when the contact portion is thin, the sheet resistance is reduced. The range of optimization of the ion implantation conditions and the activation conditions is extremely narrow, and the characteristics vary among the elements, resulting in deterioration of quality and yield.

【0011】一方、コンタクト部S,Dのシート抵抗低
減のためにPoly−Si膜2の膜厚を厚くすれば、チ
ャネル部Cの移動度向上は望めないことになる。
On the other hand, if the thickness of the Poly-Si film 2 is increased in order to reduce the sheet resistance of the contact portions S and D, the mobility improvement of the channel portion C cannot be expected.

【0012】また、従来より、TFTには、その短チャ
ネル化に伴う弊害、即ち、ホットキャリア現象や電流リ
ークといった弊害を除去するために、ドレイン端での電
界を弱めるLDD構造が考え出されている。
Conventionally, an LDD structure has been devised in a TFT for weakening the electric field at the drain end in order to eliminate the adverse effects associated with the shortening of the channel, that is, the adverse effects such as hot carrier phenomenon and current leakage. There is.

【0013】LDD構造を有するTFTの製造方法とし
ては、例えば、n- 層とする領域上にキャップ膜を形成
した状態でイオン注入を行い、キャップ膜部分のドーズ
量を小さくして低濃度不純物層を得る方法、或いは、2
種類のドーズ量の不純物層を堆積する方法などが知られ
ている。
As a method of manufacturing a TFT having an LDD structure, for example, ion implantation is performed with a cap film formed on a region to be an n layer to reduce the dose amount of the cap film portion to form a low concentration impurity layer. How to get, or 2
There is known a method of depositing impurity layers having different dose amounts.

【0014】しかしながら、上記従来の方法では、イオ
ン注入の際にキャップ膜を形成しなければならず、工程
数が増加する。また、2種類のドーズ量のn層を堆積す
る方法では、工程数の増加及びドーズ量管理の複雑化と
いう問題を招来する。
However, in the above conventional method, the cap film must be formed at the time of ion implantation, which increases the number of steps. In addition, the method of depositing the n-layers of two types of dose amounts causes the problems of increasing the number of steps and complicating the dose amount management.

【0015】本発明は、上記の事情に鑑み、チャネル部
における移動度の向上とコンタクト部におけるシート抵
抗の低減を両立できるTFT、及びこの両立を果たしな
がらLDD構造と同様の効果を得且つ工程数を減少させ
るTFTを提供することを目的とする。
In view of the above circumstances, the present invention provides a TFT capable of improving both the mobility in the channel portion and the sheet resistance in the contact portion, and an effect similar to that of the LDD structure while achieving the compatibility and the number of steps. It is an object of the present invention to provide a TFT that reduces

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】本発明に係る薄膜トラン
ジスタは、上記の課題を解決するために、チャネル部と
なる部分の半導体膜を、不純物の注入によりコンタクト
部となる部分の半導体膜より薄く形成していることを特
徴としている。
In the thin film transistor according to the present invention, in order to solve the above-mentioned problems, a semiconductor film in a portion to be a channel portion is formed thinner than a semiconductor film in a portion to be a contact portion by implanting impurities. It is characterized by doing.

【0017】また、本発明に係る薄膜トランジスタは、
チャネル部となる領域を含めこの領域より少し大きな領
域の半導体膜を、不純物の注入によりコンタクト部とな
る部分の半導体膜より厚く形成し、且つ、上記チャネル
部となる領域より少し大きな領域の薄膜の半導体膜を高
シート抵抗層に形成したことを特徴としている。
Further, the thin film transistor according to the present invention is
A semiconductor film in a region slightly larger than this region including a region to be a channel portion is formed to be thicker than a semiconductor film in a portion to be a contact portion by implanting impurities, and a thin film in a region slightly larger than the region to be the channel portion is formed. It is characterized in that the semiconductor film is formed on the high sheet resistance layer.

【0018】また、本発明に係る薄膜トランジスタの製
造方法は、チャネル部となる領域を含めこの領域より少
し大きな領域には膜厚の薄い非晶質の半導体膜を形成
し、その両側のコンタクト部となる領域には膜厚の厚い
非晶質の半導体膜を形成する工程と、レーザーを照射す
ることにより前記の非晶質半導体膜を再結晶化する工程
と、チャネル部となる領域を除いて前記の半導体膜に不
純物をイオン注入した後熱活性化する工程と、を含むこ
とを特徴としている。
Further, in the method of manufacturing a thin film transistor according to the present invention, a thin amorphous semiconductor film is formed in a region slightly larger than this region including a region to be a channel portion, and the contact portions on both sides thereof are formed. Forming a thick amorphous semiconductor film in the region to be formed, recrystallizing the amorphous semiconductor film by irradiating laser, and removing the region except the region to be the channel portion And ion-implanting impurities into the semiconductor film, followed by thermal activation.

【0019】[0019]

【作用】上記第1の構成によれば、チャネル部となる部
分の半導体膜は薄く、コンタクト部となる部分の半導体
膜は厚く形成されているので、チャネル部における移動
度の向上とコンタクト部におけるシート抵抗の低減を両
立することができる。
According to the first structure, since the semiconductor film in the portion to be the channel portion is thin and the semiconductor film in the portion to be the contact portion is thick, the mobility in the channel portion and the contact portion are improved. It is possible to reduce the sheet resistance at the same time.

【0020】また、上記第2の構成によれば、上記チャ
ネル部となる領域より少し大きな領域の薄膜部分が高シ
ート抵抗層とされ、上記移動度の向上とコンタクト部の
シート抵抗低減の両立を実現しながらLDD構造と同様
の効果が実現される。
Further, according to the second structure, the thin film portion in a region slightly larger than the region which becomes the channel portion is the high sheet resistance layer, and the improvement of the mobility and the reduction of the sheet resistance of the contact portion are compatible with each other. While realizing, the same effect as the LDD structure is realized.

【0021】また、上記の製造方法によれば、レーザー
再結晶化により、非晶質の半導体膜は、多結晶の半導体
膜となる。そして、この多結晶の半導体膜にイオン注入
およびその後の熱活性化処理が行われるとき、膜厚の薄
い部分では、膜厚の厚い部分に比べて多結晶化の際の結
晶粒径が大きくなるので、シート抵抗が大きくなる。
Further, according to the above manufacturing method, the amorphous semiconductor film becomes a polycrystalline semiconductor film by laser recrystallization. Then, when ion implantation and subsequent thermal activation processing are performed on this polycrystalline semiconductor film, the crystal grain size at the time of polycrystallization becomes larger in the thin film portion than in the thick film portion. Therefore, the sheet resistance increases.

【0022】一方、膜厚が厚く形成されたコンタクト部
となる領域は、イオン注入およびその後の熱活性化によ
り、結晶粒径は小さくなり低シート抵抗となる。従っ
て、ドレイン端部に高シート抵抗層を配置したことで、
ドレインの端部では、見かけ上電界が緩和され、LDD
構造と同様の効果が得られる。
On the other hand, in the region where the contact portion is formed with a large film thickness, the grain size becomes small and the sheet resistance becomes low due to ion implantation and subsequent thermal activation. Therefore, by arranging the high sheet resistance layer at the drain end,
At the end of the drain, the electric field is apparently relaxed, and LDD
The same effect as the structure can be obtained.

【0023】[0023]

【実施例】【Example】

(実施例1) (Example 1)

【0024】以下、本発明をその実施例を示す図に基づ
いて説明する。図1は、本発明に係る薄膜トランジスタ
を示す縦断面図である。
The present invention will be described below with reference to the drawings showing its embodiments. FIG. 1 is a vertical sectional view showing a thin film transistor according to the present invention.

【0025】絶縁性基板1上には、半導体膜であるPo
ly−Si膜2が形成されている。Poly−Si膜2
は、そのチャネル部Cとなる部分が薄膜(約500Å)
に形成される一方、コンタクト部(ソースS・ドレイン
D)となる部分は、厚膜(1000〜2000Å)に形
成されている。
On the insulating substrate 1, a semiconductor film Po is formed.
The ly-Si film 2 is formed. Poly-Si film 2
Is a thin film (approx. 500Å) at the channel C.
On the other hand, the portions to be contact portions (source S / drain D) are formed as thick films (1000 to 2000 Å).

【0026】上記のチャネル部C上には、ゲート絶縁膜
3aを介してゲート電極4が形成され、更に、上記ゲー
ト電極4上及び絶縁膜3上にパッシベーション膜7が形
成される。そして、前記Poly−Si膜2におけるコ
ンタクト部S・D上の前記絶縁膜3及びパッシベーショ
ン膜7にはコンタクトホールHが形成され、このコンタ
クトホールHを通じて電極8・8が前記コンタトク部S
・Dに接続形成されている。
A gate electrode 4 is formed on the channel portion C via a gate insulating film 3a, and a passivation film 7 is further formed on the gate electrode 4 and the insulating film 3. A contact hole H is formed in the insulating film 3 and the passivation film 7 on the contact portions S and D of the Poly-Si film 2, and the electrodes 8 and 8 are connected to the contact portion S through the contact hole H.
-Connected to D.

【0027】上記の構成によれば、チャネル部Cとなる
部分のPoly−Si膜2は薄く、コンタクト部S・D
となる部分のPoly−Si膜2は厚く形成されている
ので、チャネル部Cにおける移動度の向上とコンタクト
部。S・Dにおけるシート抵抗の低減を両立することが
できる。
According to the above structure, the Poly-Si film 2 in the portion which becomes the channel portion C is thin, and the contact portions S and D are formed.
Since the Poly-Si film 2 in the portion to be formed is thick, the mobility in the channel portion C is improved and the contact portion is formed. It is possible to achieve both reduction of sheet resistance in S and D.

【0028】図2は、本発明に係る上記構造のTFT
(a)と、従来構造のTFT(b)及び(c)における
ドレイン電流−ゲート電圧特性を示したグラフである。
なお、従来構造のTFTにおいては、Poly−Si膜
2の膜厚が1000Åのもの(グラフb)と、500Å
のもの(グラフc)の2種類を示している。
FIG. 2 shows a TFT having the above structure according to the present invention.
It is a graph which showed the drain current-gate voltage characteristic in TFT (b) and (c) of a conventional structure, and (a).
In the conventional TFT, the Poly-Si film 2 having a film thickness of 1000 Å (graph b) and 500 Å
2 (graph c) are shown.

【0029】図2の比較から明らかなように、従来構造
でpoly−Si膜2の膜厚を薄くするとコンタクト部
のシート抵抗が高い為、ON電流が律速される(c)。
逆に従来構造でpoly−Si膜2の膜厚を厚くする
と、コンタクト部のシート抵抗が下がり、ON電流は律
速されないが、スレショルド特性(曲線の立ち上がり)
及びOFF特性が悪い(b)。本発明に係るTFTは、
ON電流の律速がないのと同時に、チャネル部の薄膜化
により、スレショルド特性及びOFF特性が改善される
(a)。
As is apparent from the comparison of FIG. 2, when the thickness of the poly-Si film 2 is reduced in the conventional structure, the sheet resistance of the contact portion is high, so that the ON current is rate-limited (c).
On the contrary, if the film thickness of the poly-Si film 2 is increased in the conventional structure, the sheet resistance of the contact portion is reduced and the ON current is not rate-controlled, but the threshold characteristic (rise of the curve).
And the OFF characteristic is bad (b). The TFT according to the present invention is
At the same time that the ON current is not rate-limited, the threshold characteristic and the OFF characteristic are improved by thinning the channel portion (a).

【0030】次に、上記TFTの製造方法について説明
する。
Next, a method of manufacturing the above TFT will be described.

【0031】(第1の製造方法)(First Manufacturing Method)

【0032】まず、図3(a)に示すように絶縁性基板
1上にPoly−Si膜2を1000〜2000Åの膜
厚に形成する。Poly−Si膜2は、熱CVD、或は
PECVD法等により形成することができる。
First, as shown in FIG. 3A, a Poly-Si film 2 is formed on an insulating substrate 1 to a film thickness of 1000 to 2000 Å. The Poly-Si film 2 can be formed by thermal CVD, PECVD, or the like.

【0033】次に、同図(b)に示すように、エッチン
グにより素子間分離のためのアイランド化処理を行う。
Next, as shown in FIG. 3B, an islanding process for element isolation is performed by etching.

【0034】次に、同図(c)に示すように、Poly
−Si膜2におけるチャネル部Cとなる領域のみをエッ
チングにより薄膜化し、この部分の膜厚を500Å以下
とする。上記エッチングは、例えばエッチングガスとし
てCF4+O2(5%)を用したドライエッチとし、ガス
の流量を20sccm、チャンバー内圧力を0.3To
rr、Rf出力を150Wとした。
Next, as shown in FIG.
-Only the region of the Si film 2 which becomes the channel portion C is thinned by etching, and the film thickness of this portion is set to 500 Å or less. The etching is, for example, dry etching using CF 4 + O 2 (5%) as an etching gas, the gas flow rate is 20 sccm, and the chamber pressure is 0.3 To.
The rr and Rf outputs were set to 150W.

【0035】次に、同図(d)に示すように、Poly
−Si膜2上にゲート絶縁膜3aとなる絶縁膜3を10
00〜2000Åの膜厚に形成する。絶縁膜3として
は、SiO2 或はSiNx等を用いることができ、スパ
ッタ法や熱CVD法等により形成することができる。
Next, as shown in FIG.
The insulating film 3 to be the gate insulating film 3a is formed on the Si film 2 by 10
It is formed to a film thickness of 00 to 2000Å. The insulating film 3 can be made of SiO 2, SiNx, or the like, and can be formed by a sputtering method, a thermal CVD method, or the like.

【0036】そして、上記絶縁膜3の形成の後、チャネ
ル部Cとなる領域に位置している絶縁膜3上にゲート電
極4を形成する。ゲート電極4はCu,Mo等の高融点
金属、或いは、Poly−Si膜が用いられる。又、ゲ
ート電極4の膜厚は、3000〜6000Åに設定さ
れ、形成方法としては、スパッタ法等が用いられる。な
お、上記poly−Si膜を用いる場合、これを後述の
コンタクト領域と同時に不純物を注入し、電気的に活性
化させてゲート電極として用いる。
After the insulating film 3 is formed, the gate electrode 4 is formed on the insulating film 3 located in the region to be the channel portion C. For the gate electrode 4, a refractory metal such as Cu or Mo, or a Poly-Si film is used. Further, the film thickness of the gate electrode 4 is set to 3000 to 6000Å, and a sputtering method or the like is used as a forming method. When the above poly-Si film is used, it is used as a gate electrode by implanting an impurity at the same time as a contact region described later and electrically activating it.

【0037】次に、同図(e)に示すように、ゲート電
極4をマスクとし、ソースS、ドレインDとなるコンタ
クト領域にP(リン),B(ホウ素),As(ヒ素)等
の不純物を注入する。注入条件は、前記絶縁膜3を10
00ÅのSiO2とした場合で、不純物をP+とする場合
は、注入出力を80〜1000KeVとし、ドーズ量を2
×1015cm-2としている。
Next, as shown in FIG. 6E, impurities such as P (phosphorus), B (boron), As (arsenic) are added to the contact regions which will be the source S and the drain D, using the gate electrode 4 as a mask. Inject. The implantation conditions are as follows:
When the SiO 2 is 00Å and the impurity is P + , the implantation output is 80 to 1000 KeV and the dose is 2
It is set to × 10 15 cm -2 .

【0038】その後、熱アニール或はレーザーアニール
により、前記コンタクト部を電気的に活性化させる。例
えば、前記熱アニールは、650℃の常圧のN2雰囲気
中で2時間放置することにより行われ、又、前記レーザ
ーアニールは、例えば真空雰囲気中でArFエキシマレ
ーザー(200〜300mJ/cm2 )を2〜32sh
ots照射することにより行う。なお、上記650℃程
度の熱活性でも、低シート抵抗化(1500Åで300
Ω/□以下)が可能である。
After that, the contact portion is electrically activated by thermal annealing or laser annealing. For example, the thermal annealing is performed by leaving it in an N 2 atmosphere at 650 ° C. under a normal pressure for 2 hours, and the laser annealing is performed, for example, in a vacuum atmosphere using an ArF excimer laser (200 to 300 mJ / cm 2 ). 2 to 32 sh
It is performed by irradiating ots. In addition, even with the above-mentioned thermal activation of about 650 ° C, the sheet resistance is lowered (1500 Å 300
Ω / □ or less) is possible.

【0039】次に、同図(f)に示すように、全体にパ
ッシベーション膜7を形成する。パッシベーション膜7
としては、例えば、PSGやSiNx等が用いられ、
又、その膜厚は3000〜7000Åに設定される。
Next, as shown in FIG. 3F, a passivation film 7 is formed on the entire surface. Passivation film 7
For example, PSG or SiN x is used,
The film thickness is set to 3000 to 7000Å.

【0040】その後、ソースS、ドレインDにコンタク
トホールHを形成した後、ソース・ドレイン電極8、8
を形成する。電極8、8は、Al、或はPoly−Si
にて形成することができ、その膜厚は5000〜100
00Åに設定される。次に、水素パッシベーション処理
(常圧水素雰囲気中、400℃、1時間熱アニール)を
施す。なお、この処理は、前記パッシベーション膜7を
形成した直後に行うようにしてもよい。
After forming contact holes H in the source S and drain D, the source / drain electrodes 8 and 8 are formed.
To form. The electrodes 8 and 8 are made of Al or Poly-Si.
Can be formed with a film thickness of 5000-100
It is set to 00Å. Next, hydrogen passivation treatment (400 ° C., 1 hour thermal annealing in a hydrogen atmosphere at atmospheric pressure) is performed. Note that this process may be performed immediately after the passivation film 7 is formed.

【0041】以上の工程により、図1に示した本発明の
TFTが製造される。
Through the above steps, the TFT of the present invention shown in FIG. 1 is manufactured.

【0042】(第2の製造方法)(Second Manufacturing Method)

【0043】この製造方法は、前記第1の製造方法にお
ける図3(c)で示されるエッチングによる段差付け工
程に代わる工程を有した方法である。
This manufacturing method is a method having a step which replaces the step forming step by etching shown in FIG. 3C in the first manufacturing method.

【0044】即ち、この方法は、チャネル部を500Å
の膜厚とするのであれば、まずその膜厚のPoly−S
i膜2Xを第1の方法における図3(a)の段階で形成
し、そして、同図(c)の段階において、このエッチン
グに代えて、図4に示すように、コンタクト部となる領
域にのみ更にPoly−Si膜2Yを500Å以上の厚
みに形成する。
That is, in this method, the channel portion is set to 500 Å
If the thickness of the film is
The i film 2X is formed in the step of FIG. 3 (a) in the first method, and in the step of FIG. 3 (c), in place of this etching, as shown in FIG. Further, only the Poly-Si film 2Y is formed to a thickness of 500 Å or more.

【0045】これにより、第1の方法と同様に、チャネ
ル部の厚みが約500Åと薄く、コンタクト部が100
0Å以上に厚く形成されたTFTを得ることができる。
As a result, similar to the first method, the thickness of the channel portion is as thin as about 500Å and the contact portion is 100
It is possible to obtain a TFT formed thicker than 0Å.

【0046】なお、以上説明した第1・第2の製造方法
において、コンタクト部の膜厚は比較的厚く形成される
ため、イオン注入条件及び活性化条件の設定が容易にな
る。更に、例えば図5(b)に示すような注入のプロフ
ァイル制御を行うことにより、コンタクト部において膜
厚方向に濃度分布を持たせ、n-/n+構造、即ち、LD
D構造を容易に持たせることができる。また、上記の第
1・第2の製造方法において、Poly−Si膜2の形
成を出発膜としてアモルファスSi(以下、a−Siと
略記する)膜を用いて形成するようにしてもよいことは
勿論である。
In the first and second manufacturing methods described above, since the contact portion is formed to have a relatively large film thickness, it is easy to set the ion implantation condition and the activation condition. Furthermore, for example, by controlling the implantation profile as shown in FIG. 5B, a concentration distribution is provided in the film thickness direction at the contact portion, and the n / n + structure, that is, LD
The D structure can be easily provided. Further, in the first and second manufacturing methods described above, the Poly-Si film 2 may be formed by using an amorphous Si (hereinafter abbreviated as a-Si) film as a starting film. Of course.

【0047】(実施例2)以下、本発明の他の実施例を
説明する。
(Embodiment 2) Another embodiment of the present invention will be described below.

【0048】本実施例の薄膜トランジスタは、図6
(c)に示すように、チャネル部となる領域2a1 を含
めこの領域より少し大きな領域2a2 のpoly−Si
膜は薄く、不純物の注入によりコンタクト部2b・2b
となる部分のpoly−Si膜は厚く形成され、且つ、
上記チャネル部2a1 となる領域より少し大きな領域2
2 のpoly−Si薄膜のみ高シート抵抗層とされて
いる。
The thin film transistor of this embodiment is shown in FIG.
As shown in (c), the poly-Si of the region 2a 2 including the region 2a 1 which becomes the channel portion is slightly larger than this region.
The film is thin, and the contact portions 2b and 2b are formed by implanting impurities.
The poly-Si film of the portion to be formed is thick, and
Region 2 that is slightly larger than the region that will be the channel portion 2a 1
poly-Si thin film of a 2 only is a high sheet resistance layer.

【0049】かかる構成によれば、実施例1のTFT同
様、上記移動度の向上とシート抵抗低減の両立を実現す
ると共に、上記チャネル部となる領域2a1 より少し大
きな領域2a2 のみ高シート抵抗層とされ、LDD構造
と同様の効果が得られる。
According to this structure, similarly to the TFT of the first embodiment, both the improvement of the mobility and the reduction of the sheet resistance are realized, and only the region 2a 2 which is a little larger than the region 2a 1 serving as the channel portion has the high sheet resistance. The layer has the same effect as the LDD structure.

【0050】次に、上記構造の薄膜トランジスタの製造
方法について説明する。
Next, a method of manufacturing the thin film transistor having the above structure will be described.

【0051】まず、同図(a)に示すように、絶縁性透
明基板1上にa−Si膜2を、チャネル部となる領域を
含めこの領域より少し大きな領域は500Åの膜厚に、
その両側のコンタクト部となる領域は1000Åの膜厚
に形成する。
First, as shown in FIG. 3A, an a-Si film 2 is formed on an insulating transparent substrate 1, and a region slightly larger than this region including a region to be a channel portion has a film thickness of 500Å.
The regions to be the contact portions on both sides are formed to have a film thickness of 1000Å.

【0052】次に、真空雰囲気中において基板表面側か
らレーザーを照射する。レーザーとしては、ArFエキ
シマレーザーを用い、また、このときの基板温度を40
0℃とした。
Next, laser irradiation is performed from the substrate surface side in a vacuum atmosphere. An ArF excimer laser is used as the laser, and the substrate temperature at this time is 40
It was set to 0 ° C.

【0053】上記のレーザー照射により、同図(b)に
示すように、前記膜厚が500Åの薄膜領域2a、即
ち、チャネル部となる領域を含めこの領域より少し大き
な領域には、大粒径のpoly−Si膜が形成され、膜
厚が1000Åの厚膜領域2b、即ち、コンタクト部と
なる領域には、膜厚が比較的厚く形成されていることに
起因して、小粒径のpoly−Si膜が形成される。具
体的には、前記レーザーのエネルギー密度を300(m
J/cm2 ×8shots)とした場合、膜厚が500
Åであれば最大粒径は5000Åとなり、膜厚が100
0Åであれば最大粒径は3000Åとなる。
As a result of the above laser irradiation, as shown in FIG. 6B, the thin film region 2a having the film thickness of 500Å, that is, a region slightly larger than this region including the region to be the channel portion, has a large grain size. Is formed in the thick film region 2b having a film thickness of 1000Å, that is, a region to be a contact portion, the poly-Si film is formed to have a relatively large film thickness. -Si film is formed. Specifically, the energy density of the laser is 300 (m
J / cm 2 × 8 shots), the film thickness is 500
If it is Å, the maximum particle size is 5000 Å and the film thickness is 100.
If it is 0Å, the maximum particle size will be 3000Å.

【0054】次に、薄膜領域2a上であってチャネルと
なる領域上にゲート絶縁膜3およびゲート電極4を形成
する。その後、ゲート電極4をマスク代わりに、イオン
注入を行う。
Next, the gate insulating film 3 and the gate electrode 4 are formed on the thin film region 2a which will be the channel. After that, ion implantation is performed using the gate electrode 4 as a mask.

【0055】上記のイオン注入においては、ドーピング
イオンをP+ (リン)イオンとし、ドーズ量は2×10
15〜1×1016cm-2とし、注入深さは100〜500
Åに設定している。このイオン注入の後、650℃の窒
素雰囲気中に20時間放置することにより熱活性処理を
行う。
In the above ion implantation, the doping ions are P + (phosphorus) ions and the dose amount is 2 × 10 5.
15 to 1 × 10 16 cm -2 , implantation depth is 100 to 500
It is set to Å. After this ion implantation, a thermal activation process is performed by leaving it in a nitrogen atmosphere at 650 ° C. for 20 hours.

【0056】ここで、上記イオン注入後の熱活性処理に
より、半導体膜のシート抵抗がどのようになるかを説明
する。
Here, the sheet resistance of the semiconductor film will be described by the thermal activation treatment after the ion implantation.

【0057】図7は、イオン注入を行い(120Ke
V,1×1016cm-2,P+ イオン)、熱活性(650
℃,20時間)を行った後のシート抵抗の膜厚による変
化を示したグラフである。このグラフから明らかなよう
に、膜厚が厚くなるほど、シート抵抗は低下し、膜厚5
00Åの薄膜領域2aは、高シート抵抗領域となり、膜
厚1000Åの厚膜領域2bは、低シート抵抗領域とな
ることが分かる。
In FIG. 7, ion implantation was performed (120 Ke
V, 1 × 10 16 cm -2 , P + ion), thermal activation (650
It is a graph which showed the change with sheet thickness of sheet resistance after carrying out (° C, 20 hours). As is clear from this graph, as the film thickness increases, the sheet resistance decreases and the film thickness 5 decreases.
It can be seen that the thin film region 2a of 00Å is a high sheet resistance region and the thick film region 2b of 1000Å is a low sheet resistance region.

【0058】また、図8は、再結晶化レーザーエネルギ
ーと、シート抵抗との関係を、イオン注入が140ke
V、および120keVで行われた場合について各々ド
ーズ量が1×1016,5×1015,2×1015cm-2
3つの場合について示したものである。なお、このとき
の半導体膜の膜厚は500Åであり、650℃,20時
間の熱活性を行っている。このグラフから明らかなよう
に、再結晶化レーザーエネルギーが大きいほど、即ち、
多結晶膜の結晶粒径が大きいほど、シート抵抗は高くな
る。従って、結晶粒径が大きな薄膜領域2aは、高シー
ト抵抗領域となり、結晶粒径が小さな厚膜領域2bは、
低シート抵抗領域となることが分かる。なお、既に述べ
たが、膜厚が1000Åだと結晶粒径は小さくなり(最
大粒径3000Å)、膜厚が500Åだと結晶粒径は大
きくなる(最大粒径5000Å)。
FIG. 8 shows the relationship between the recrystallization laser energy and the sheet resistance when the ion implantation is 140 ke.
The figure shows three cases in which the dose amounts are 1 × 10 16 , 5 × 10 15 , and 2 × 10 15 cm −2 for V and 120 keV, respectively. The thickness of the semiconductor film at this time is 500Å, and thermal activation is performed at 650 ° C. for 20 hours. As is clear from this graph, the larger the recrystallization laser energy is, that is,
The larger the crystal grain size of the polycrystalline film, the higher the sheet resistance. Therefore, the thin film region 2a having a large crystal grain size becomes a high sheet resistance region, and the thick film region 2b having a small crystal grain size is
It can be seen that this is a low sheet resistance region. As described above, when the film thickness is 1000Å, the crystal grain size becomes small (maximum grain size 3000Å), and when the film thickness is 500Å, the crystal grain size becomes large (maximum grain size 5000Å).

【0059】このように、上記の方法によれば、2段階
イオン注入のような複雑な工程を必要とせず、製造工程
の簡素化が図れる。
As described above, according to the above method, a complicated process such as two-step ion implantation is not required, and the manufacturing process can be simplified.

【0060】なお、チャネル部となる領域を含めこの領
域より少し大きな領域を薄膜に、その両側のコンタクト
部となる領域を厚膜に形成する方法としては、例えば、
絶縁性透明基板上に、a−Si膜をプラズマCVD法に
より一定の膜厚1000Åで形成する。このときの基板
温度は、例えば200〜400℃であり、シランガス流
量を20SCCMとする。その後、コンタクト部となる
領域にレジスト膜を形成し、エッチングを施すことによ
り、チャネル部となる領域を含めこの領域より少し大き
な領域を薄膜に形成することができる。
As a method of forming a region slightly larger than this region including the region to be the channel portion into a thin film and regions on both sides thereof to be the contact portion into a thick film, for example,
An a-Si film is formed on an insulating transparent substrate by plasma CVD with a constant film thickness of 1000Å. The substrate temperature at this time is, for example, 200 to 400 ° C., and the silane gas flow rate is 20 SCCM. After that, a resist film is formed in a region to be a contact portion and etching is performed, so that a region slightly larger than this region including a region to be a channel portion can be formed as a thin film.

【0061】このとき、上記のエッチングを等方性エッ
チングとすることにより、チャネル部からコンタクト部
にかけて徐々に膜厚が厚くなる形状とすることができ
る。この場合には、結晶粒径およびシート抵抗が徐々に
変化する構造が得られ、かかる構造によれば、ゲート絶
縁膜やゲート電極のパターニングに多少のずれが生じた
としても、そのずれを吸収してLDD構造と同様の効果
を確保することが可能になり、パターニングの精度に余
裕を持たせることができる。
At this time, if the above etching is isotropic etching, the film thickness can be gradually increased from the channel portion to the contact portion. In this case, a structure in which the crystal grain size and the sheet resistance are gradually changed is obtained. According to such a structure, even if some deviation occurs in the patterning of the gate insulating film and the gate electrode, the deviation is absorbed. As a result, it is possible to secure the same effect as that of the LDD structure, and it is possible to allow a margin for patterning accuracy.

【0062】また、再結晶化のレーザー照射を、前記エ
ッチングの後にレジスト膜を除去せずに行うようにして
もよいものである。レジスト膜を残してレーザー照射を
行う場合には、このレジスト膜の残された部分(コンタ
クト部分)ではレーザーのエネルギーが弱められるた
め、膜厚の相違のみに委ねるよりも、より顕著に結晶粒
径に相違を持たせることができる。
The laser irradiation for recrystallization may be performed after the etching without removing the resist film. When the laser irradiation is performed with the resist film left, the energy of the laser is weakened in the remaining part (contact part) of the resist film, so that the crystal grain size is more remarkable than the difference in the film thickness alone. Can be different.

【0063】[0063]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、チャネ
ル部の移動度の向上とコンタクト部のシート抵抗の低減
を両立できる。また、チャネル部となる領域より少し大
きな領域のみ高シート抵抗層とした構造によりドレイン
耐圧の向上が図れる。
As described above, according to the present invention, it is possible to improve the mobility of the channel portion and reduce the sheet resistance of the contact portion at the same time. Further, the drain withstand voltage can be improved by the structure in which the high sheet resistance layer is formed only in a region slightly larger than the region to be the channel portion.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の薄膜トランジスタを示す縦断面図であ
る。
FIG. 1 is a vertical sectional view showing a thin film transistor of the present invention.

【図2】本発明の薄膜トランジスタ及び従来構造の薄膜
トランジスタのドレイン電流−ゲート電圧特性を示すグ
ラフである。
FIG. 2 is a graph showing drain current-gate voltage characteristics of a thin film transistor of the present invention and a thin film transistor having a conventional structure.

【図3】本発明の薄膜トランジスタの製造方法を工程順
に示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the method of manufacturing the thin film transistor of the present invention in the order of steps.

【図4】本発明の二層形成によるPoly−Si膜の形
成方法を示す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a method for forming a Poly-Si film by double-layer formation of the present invention.

【図5】同図(a)は注入プロファイル制御による得た
LDD構造を持つTFTの断面図であり、同図(b)は
イオン注入プロファイルを示すグラフである。
5A is a sectional view of a TFT having an LDD structure obtained by controlling an implantation profile, and FIG. 5B is a graph showing an ion implantation profile.

【図6】本発明の薄膜トランジスタの製造方法を工程順
に示す断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing the method of manufacturing the thin film transistor of the present invention in the order of steps.

【図7】膜厚によるシート抵抗の変化を示したグラフで
ある。
FIG. 7 is a graph showing changes in sheet resistance with film thickness.

【図8】再結晶化レーザーエネルギーと、シート抵抗
(Ω/□)との関係を、イオン注入が140KeV、お
よび120KeVで行われた場合について各々ドーズ量
が1×1016,5×1015,2×1015cm-2の3つの
場合について示したグラフである。
FIG. 8 shows the relationship between the recrystallization laser energy and the sheet resistance (Ω / □) at doses of 1 × 10 16 , 5 × 10 15 , respectively when ion implantation is performed at 140 KeV and 120 KeV. 6 is a graph showing three cases of 2 × 10 15 cm −2 .

【図9】従来の薄膜トランジスタの製造方法を工程順に
示す断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a method of manufacturing a conventional thin film transistor in the order of steps.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 絶縁性透明基板 2 シリコン膜(多結晶又は非晶質シリコン膜) 2a 薄膜領域(大粒径の多結晶シリコン膜) 2a1 i層 2a2 - 層 2b 厚膜領域(小粒径の多結晶シリコン膜:n+ 層) 3a ゲート絶縁膜 4 ゲート電極1 Insulating Transparent Substrate 2 Silicon Film (Polycrystalline or Amorphous Silicon Film) 2a Thin Film Region (Large Grain Polycrystalline Silicon Film) 2a 1 i Layer 2a 2 n Layer 2b Thick Film Region (Large Grain Size) Crystal silicon film: n + layer) 3a Gate insulating film 4 Gate electrode

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 チャネル部となる部分の半導体膜を、不
純物の注入によりコンタクト部となる部分の半導体膜よ
り薄く形成したことを特徴とする薄膜トランジスタ。
1. A thin film transistor, wherein a semiconductor film in a portion to be a channel portion is formed thinner than a semiconductor film in a portion to be a contact portion by implanting impurities.
【請求項2】 チャネル部となる領域を含めこの領域よ
り少し大きな領域の半導体膜を、不純物の注入によりコ
ンタクト部となる部分の半導体膜より薄く形成し、且
つ、上記チャネル部となる領域より少し大きな領域の薄
膜の半導体膜を高シート抵抗層に形成したたことを特徴
とする薄膜トランジスタ。
2. A semiconductor film in a region slightly larger than this region including a region to be a channel portion is formed thinner than a semiconductor film in a portion to be a contact portion by implanting impurities, and is slightly smaller than the region to be the channel portion. A thin film transistor, wherein a thin semiconductor film having a large area is formed on a high sheet resistance layer.
【請求項3】 上記チャネル部となる半導体膜の膜厚を
500Å以下にすることを特徴とする請求項1または2
に記載の薄膜トランジスタ。
3. The film thickness of the semiconductor film to be the channel portion is set to 500 Å or less.
The thin film transistor according to.
【請求項4】 チャネル部となる領域を含めこの領域よ
り少し大きな領域には膜厚の薄い非晶質の半導体膜を形
成し、その両側のコンタクト部となる領域には膜厚の厚
い非晶質の半導体膜を形成する工程と、レーザーを照射
することにより前記の非晶質半導体膜を再結晶化する工
程と、チャネル部となる領域を除いて前記の半導体膜に
不純物をイオン注入した後熱活性化する工程と、を含む
ことを特徴とする請求項2の薄膜トランジスタの製造方
法。
4. A thin amorphous semiconductor film is formed in a region slightly larger than this region including a region which becomes a channel part, and a thick amorphous film is formed in a region which becomes a contact part on both sides thereof. A step of forming a high quality semiconductor film, a step of recrystallizing the amorphous semiconductor film by irradiating a laser, and an ion implantation of impurities into the semiconductor film except for a region which becomes a channel portion. The method of manufacturing a thin film transistor according to claim 2, further comprising the step of thermally activating.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2766613A1 (en) * 1997-05-12 1999-01-29 Lg Electronics Inc AMORPHOUS SILICON LAYER CRYSTALLIZATION METHOD AND THIN FILM TRANSISTOR MANUFACTURING METHOD
CN1050691C (en) * 1995-05-09 2000-03-22 现代电子产业株式会社 Method for making transistor of semiconductor device

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