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JPS62122172A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

Info

Publication number
JPS62122172A
JPS62122172A JP60261672A JP26167285A JPS62122172A JP S62122172 A JPS62122172 A JP S62122172A JP 60261672 A JP60261672 A JP 60261672A JP 26167285 A JP26167285 A JP 26167285A JP S62122172 A JPS62122172 A JP S62122172A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
region
solid
thin film
active region
film transistor
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
JP60261672A
Other languages
English (en)
Inventor
Yasuhiro Sakamoto
安広 坂本
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.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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 Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP60261672A priority Critical patent/JPS62122172A/ja
Publication of JPS62122172A publication Critical patent/JPS62122172A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D30/00Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/60Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]
    • H10D30/67Thin-film transistors [TFT]
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D86/00Integrated devices formed in or on insulating or conducting substrates, e.g. formed in silicon-on-insulator [SOI] substrates or on stainless steel or glass substrates
    • H10D86/01Manufacture or treatment
    • H10D86/021Manufacture or treatment of multiple TFTs
    • H10D86/0221Manufacture or treatment of multiple TFTs comprising manufacture, treatment or patterning of TFT semiconductor bodies
    • H10D86/0223Manufacture or treatment of multiple TFTs comprising manufacture, treatment or patterning of TFT semiconductor bodies comprising crystallisation of amorphous, microcrystalline or polycrystalline semiconductor materials
    • H10D86/0227Manufacture or treatment of multiple TFTs comprising manufacture, treatment or patterning of TFT semiconductor bodies comprising crystallisation of amorphous, microcrystalline or polycrystalline semiconductor materials using structural arrangements to control crystal growth, e.g. placement of grain filters
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D86/00Integrated devices formed in or on insulating or conducting substrates, e.g. formed in silicon-on-insulator [SOI] substrates or on stainless steel or glass substrates
    • H10D86/01Manufacture or treatment
    • H10D86/021Manufacture or treatment of multiple TFTs
    • H10D86/0251Manufacture or treatment of multiple TFTs characterised by increasing the uniformity of device parameters

Landscapes

  • Recrystallisation Techniques (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体装置特に薄膜トランジスタの製造方法
に関する。
〔発明の概要〕
本発明は、薄膜トランジスタの製法において、薄膜半導
体層の活性領域以外の一部を残して他部を非晶質化した
後、熱処理を行い、残部を種として非晶質領域を一方向
に固相成長させ、この固相成長領域に活性領域を形成す
ることにより、結晶粒界(グレインバウンダリー)を少
なくして移動度μの向上を図ると共に、リーク電流を抑
えるようにし、又、製造効率を向上するようにしたもの
である。
〔従来の技術〕
一般に819)ランジスタは、石英ガラス等の絶縁基板
上にシリコン等の半導体薄膜を被着形成し、この半導体
薄膜にチャンネルを形成する活性領域、ソース領域及び
ドレイン領域を形成して電界効果トランジスタ(FET
)を構成するようにしている。このような薄膜トランジ
スタとして、活性領域の半導体薄膜の膜厚を100人〜
800人と薄(して特性向上をし1った超薄膜トランジ
スタが提案されている(特開昭60−136262号)
また、薄膜トランジスタの基板としては、旧1融点の石
英ガラスが一般に用いられているが、篩価格となるため
、安価な低融点ガラス(例えば無“J゛ルカリガラスを
基板に用いることが望まれている。このような比較的低
融点のガラス(軟化点650℃以ド)を基板に用いる場
合には薄膜トランジスタの製造工程中の温度を650℃
以下とするような低温プロセスが必要となる。
第2図は従来の′S膜トランジスタの製法の一例をボす
先ず、第2図Aに示すように基板例えば低融点ガラス基
板(1)の−面上に例えば多結晶シリコンの薄膜シリコ
ン層(2)を被着形成する。
次に、第2図Bに示すようにこの薄膜シリコンItN 
(21を島領域化(所定領域を残して他をエツチング除
去する)して後、この薄膜シリコン層(2)にシリコン
イオンSt” (31をイオン注入して非晶質化する。
次に600℃の熱処理を行って固相成長させる(第2図
C)。
次に、第2図りに示すように薄膜シリコン層(2)上に
例えば5i02等よりなるゲート絶縁膜(4)及び多結
晶シリコンのゲート電極(5)を被着形成する。
次いでゲート電極(5)をマスクにソース領域(6)及
びドレイン領域(7)に、nチャンネルFETであれば
n形不純物例えばリンイオン(P”)f8)をイオンl
t人する(又はリンシリケートガラス層を被着し、これ
からのリンを拡散する)。このとき多結晶シリコンのゲ
ート電極(5)にもリンイオンが注入され低抵抗となる
次に600℃の熱処理を行ってソース領域(6)及びド
レイン領域(7)の活性化を行う。
しかる後、CVD (化学気相成長)法による5i02
或はPSG (リンシリケートガラス)等の眉間絶縁層
(9)を被着形成して後、コンタクト窓孔を形成し、A
lによソース電極Qφ及びドレイン電極(11)を形成
して薄膜トランジスタ(12)を得る(第2図E)。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上述した従来の製法においては、薄膜シリコン1412
)にシリコンイオンを注入して非晶質化した後、アニー
ル処理する第2図B及びCの工程により、多結晶シリコ
ンの結晶粒成長が起こり、第2図Aで被着したときの多
結晶シリコンに比べて移動度μが向上する。しかし、結
晶粒はランダムに成長するため、活性領域(13)に結
晶粒界(14)が形成されることがある。この為、移動
度μの向上には限界があった。又、薄膜シリコン層(2
)の全体にシリコンイオンを注入すると種(核)が発生
ずるまでに時間がかかり製造効率が悪い。
本発明は、上述の点に鑑み、活性領域に結晶粒界が生じ
に<<シて特性向上を図り、同時に製造効率を向上しう
るようにしたi1膜トランジスタの製造方法を提供する
ものである。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、基板(2])上に形成した薄膜半導体層(2
2)の素子形成領域(22a)を島領域化し、即ち他の
素子形成領域と分離し、この素子形成領域(22a)の
活性領域以外の一部を残して他部を非晶質化する。次に
熱処理を行ってその非晶質領域(37)を固相成長させ
、この固相成長した領域に活性領域(24)を形成する
これ以後は、例えば活性領域(24)上にゲート絶縁膜
(29)を介してゲート電極(30)を形成し、ソース
領域(25)及びドレイン領域(26)に第1導電形の
不純物(31)を注入し、熱処理して活性化する。
次いで、眉間絶縁層(33)を形成し、層絶縁層(33
)にコンタクト用窓孔を形成して後、例えばAlによる
ソース電極(34)及びドレイン電極(35)を形成し
て、S膜トランジスタ(36)を得る。
基板(21)としては、低温プロセスで使用可能な低融
点ガラス(例えば無アルカリガラス)、或いは石英ガラ
ス、半導体基板上にSiO2等の絶縁膜を被着した基板
、等を用いることができる。
薄膜半導体層(22)を非晶質化するには、不活性イオ
ンをイオン注入する。不活性イオンとしこは薄膜半導体
層(22)がシリコンの場合には、例えばシリコンイオ
ンSi+を用いることができる。
薄膜半導体j−の素子形成領域(22a ) c7)、
l;、+3領域化は、エツチングによる分離或いは選択
酸化(LOGOS )による分離等によって成し得る。
〔作用〕
薄膜半導体層による素子形成領域の活性領域以外の一部
を残して他部を非晶質化した後、熱処理を行うので、残
された部分の結晶粒を種として一方向に固相成長され、
活性領域内に結晶粒界が出来にくくなる。従って、移動
度μが向上し、リーク電流も抑えられる。
又、残された部分を種として短時間で同相成長が開始し
、固相成長が効率よく行われる。
〔実施例〕
以下、第1図を参照して本発明よる薄膜トランジスタの
製造方法の一例を説明する。
先ず、第1図Aに示すように、例えば無アルカリガラス
の如き低融点ガラス基板(21)の−生肉に薄膜のCV
D多結晶シリコン)舖(22)を被着形成する。そして
、この多結晶シリコン層(22)を島領域化し、素子形
成領域(22a)を他の素子形成領域と分離する(第1
しIB参照)。
本例では分離部分をエツチング除去して素子形成領域(
22a)を他と分離したが、その他、選択酸化(LOG
OS )によって分離するごともできる。
次に、第1図Cに示すように例えばホトレジスト層(2
3)によって素子形成領域(22a)の一部即ちソース
領域又はドレイン領域の一部を被覆して他部全面にシリ
コンイオンSt”  (2B)をイオン注入し°ζ、活
性類@(24)と、ソース領域(25)又はドレイン領
域(26)の一方を含む領域を非晶質化する0本例では
ソース領域(25)の一部と活性領域(24)とドレイ
ン領域(26)が非晶質化される。非晶質化されずに残
された一部(27)は被着時の多結晶シリコンがそのま
ま残っている。ここで好ましくは第1図C′にボずよう
に平面的にみてイオン注入の境界がソース、ドレインの
接合とほぼ平行になるようにし、万一、結晶粒界ができ
てもリーク電流が少なくなるようにする。
次に、第1図Eに示すように600℃のアニール処理を
施して非晶質化された活性領域(24)を含む領域(3
7)を固相成長させる。このとき、残された一部(27
)の多結晶シリコンの結晶粒を種としてソース領域(2
5)よりドレイン領域(26)へ向かって一方向(矢印
a)に固相成長が起きる。
従って、活性領域(24)内には結晶粒界が生じない。
また、ランダム核生成が起きるより先に残された一部(
27)の結晶粒を種に結晶化されるので、固相成長時間
も短くなる。
次に、第1図Fに示すように活性領域(24)上に例え
ばS+02等によるゲート絶縁膜(29)を介して多結
晶シリコンによるゲート電極(30)を形成し、このゲ
ート電極(30)とセルファラインでソース領域(25
)及びドレイン領域(26)に例えばnす中ンネルFE
Tであればn形不純物イオン(例えばリンイオンP”)
  (31)をイオン注入する。このとき、同時にゲー
ト電極(30)にもn形不純物が注入され、低抵抗のシ
リコンゲート電極(30)が形成される。そして、この
n形不純物のイオン注入によってソース領域(25)及
びドレイン領域(26)は非晶質化される。
次に、 600℃のアニール処理を施すことにより、活
性領域(24)の結晶粒を種としてソース領域(25)
及びドレイン領域(26)の結晶成長が起こり、活性化
が進む。
なお、ソース領域(25)及びドレイン領域(26)の
形成として、リンイオン(31)をイオン注入するのに
代えて、例えば第1図F′に示ずように全面にPSG 
(リンシリゲートガラス)JM(32)を被着形成し、
このp s c+= (32)からのリンの拡散によっ
てn中層のソース領域(25)及びトレイン領域(26
)を形成するごともできる。
しかる後、第1図りにボすように、全面に例;tばCV
D5i02又はPSG等によるj−開花縁jで4(33
)を被着形成して後、ソース及びドレインのコンタクト
用窓孔を形成し、次いで例えばAβのソース電極(34
) 、ドレイン電極(:35) 、その他の配線を形成
して薄映トランジスタ(36)を(Mる。
かかる製法によれば、第1図Eのアニール処理で、残さ
れた部分(27)の多結晶シリコンを種として固相成長
が一方向のみに進み、即ら本例ではソース領域(25)
から活性領域(24)−ドレイン領域(26)へと進む
ので、’It11性領域(24)内に結晶粒界が出来に
くくなり、その結果移動度μが向上し且つリーク電流を
減少させることができる等、xv+模トランジスタとし
ての特性が向上する。また、残された部分(27)を種
として短時間で固相成長が開始されるので、固相成長時
間が大幅に短縮され、薄膜トランジスタの製造効率が向
上する。
面、上潮ではnチャンネルFETについて述べたが、P
チャンネルF E、 Tの製法にも本発明は通用できる
(発明の効果) 本発明によれば、ソース領域又はドレイン領域の一部を
残して活性領域とドレイン領域又はソース領域を含む領
域を非晶質化して後、熱処理し、残された部分を種とし
て固相成−長を一方向に行わせることにより、活性領域
内に結晶粒界が出来にくくなり移動度μが向上すると共
に、リーク電流も抑制される。同時に残された部分を種
とし°ζ結晶成長するので、同相成長時間が短縮され、
薄膜トランジスタの製造効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の半導体装置の製造工程図、第2図は従
来の半導体装置の製造工程図である。 (21)は基板、(22)は薄膜の多結晶シリコン層、
(22a)は素子形成領域、(24)は活性領域、(2
5)はソース領域、(26)はドレイン領域である。 第1図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 基板上に形成した薄膜半導体層の素子形成領域を他の素
    子形成領域と分離し、 前記素子形成領域の活性領域以外の一部を残して他部を
    非晶質化した後、 熱処理を行って該非晶質領域を固相成長させ、さらに、
    前記固相成長させた領域に活性領域を形成することを特
    徴とする半導体装置の製造方法。
JP60261672A 1985-11-21 1985-11-21 半導体装置の製造方法 Pending JPS62122172A (ja)

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