JP5057668B2 - 半導体装置の作製方法 - Google Patents
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Description
半導体基板に選択的に不純物を導入して不純物領域を形成する工程と、基本波であるレーザビームを前記不純物領域の表面にて長いビームに加工し、前記長いビームに対して前記不純物領域の表面を相対的に移動しながらレーザビームを走査して前記不純物を活性化する工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の作製方法である。
図1は、本発明のレーザ照射装置の一例を示す斜視図である。
帯状に形成されたレーザビームを照射し、その照射領域を基板に対して相対的に横方向(X方向)に移動させてレーザ光を走査させることができればよい。
以下に本発明を用いたFETの作製手順を簡略に図3(A)及び図3(B)を用いて示す。ここでは不純物が導入された不純物領域に対して、近赤外領域の波長をもつ基本波であり、且つ、パルス幅が10ps程度以下のレーザ光を照射し、照射領域に非線形光学効果(多光子吸収)を生じさせて活性化を行う例を示す。
本発明の半導体装置の作製方法について図面を参照して説明する。本実施の形態は、絶縁層と単結晶半導体層とが積層されたSOI(silicon on insulator)基板を用いる例を示す。
本発明のレーザアニール法を用いて作製したFETを集積したICチップを搭載し、様々な電子機器を完成させることができる。また、本発明のレーザアニール法を用いて作製したFETをスイッチング素子とし、該スイッチング素子に接続する反射電極を設けることによって反射型のアクティブマトリクス基板とした。その反射型のアクティブマトリクス基板を用いて電子機器の表示部を構成し、様々な電子機器を完成させることができる。
本発明のレーザアニール法を用いて作製したFETを集積したICチップを薄膜集積回路、または非接触型薄膜集積回路装置(無線ICタグ、RFID(無線認証、Radio Frequency Identification)とも呼ばれる)として用いることもできる。
本発明のレーザアニール法を用いて作製したFETを用いたICチップとして搭載し、様々な電子機器を完成させることができる。その具体例を図10を用いて説明する。
102 スリット
103 ミラー
104 第1のシリンドリカルレンズ
105 第2のシリンドリカルレンズ
106 半導体基板
107 基板固定ステージ
108 Xステージ
109 Yステージ
110 レーザビーム
111 ビーム照射領域
201 pチャネル型FET
202 nチャネル型FET
301 基板
302 n型ウェル
303 p型ウェル
306 フィールド酸化膜
307 エクステンション領域
308 ソース領域
309 ドレイン領域
310 ゲート絶縁膜
311 ゲート電極
311a ポリシリコン層
311b シリサイド層
312 サイドウォール
313 エクステンション領域
314 ソース領域
315 ドレイン領域
316 ゲート絶縁膜
317 ゲート電極
317a ポリシリコン層
317b シリサイド層
318 サイドウォール
331 第1の層間絶縁膜
332 第2の層間絶縁膜
333 ソース電極
334 ドレイン電極
335 ソース電極
336 ドレイン電極
341 パッシベーション膜
342 第3の層間絶縁膜
510 SIMOX基板
511 第1の単結晶半導体層
512 絶縁層
513 第2の単結晶半導体層
514 第2の素子を含む層
515 研削研磨装置
516 半導体装置
614 無機絶縁膜
615 ゲート絶縁膜
616 ゲート電極
617a 第1の不純物領域
617b 第1の不純物領域
618 サイドウォール
619 第2の不純物領域
620 第1の酸化珪素膜
621 引出端子
622 第2の酸化珪素膜
623 ビット線
624 プラグ
625 プラグ
626 第3の酸化珪素膜
627 窒化珪素膜
628 プラグ
629 プラグ
630 電極
631 上部電極
632 第1の層間絶縁膜
633 第2の層間絶縁膜
634a TiN膜
634b 主にAlを含む膜
635a TiN膜
635b 主にAlを含む膜
636 最終保護膜
701 リードフレーム
702 チップ
703 モールド樹脂層
704 接着剤
705 ソルダーボール
706 配線
707 金ワイヤー
800 パネル
801 音声処理回路
802 メモリ
803 電源回路
804 送受信回路
805 画素部
806 走査線駆動回路
807 信号線駆動回路
808 FPC
809 インターフェース部
810 アンテナ用ポート
811 CPU
816 プリント配線基板
829 コントローラ
900 パネル
901 コントローラ
902 CPU
903 メモリ
905 画素部
906 走査線駆動回路
907 信号線駆動回路
908 FPC
909 接着剤
1516 ICチップ
1517 導電層
1518 カード状基板
1901 筐体
1902 支持台
1903 表示部
1904 スピーカー部
1905 ビデオ入力端子
1911 筐体
1912 表示部
1913 キーボード
1914 外部接続ポート
1915 ポインティングマウス
1921 筐体
1922 表示部
1923 操作キー
1924 センサ部
1941 パスポート
1942 無線ICタグ
1951 無線ICタグ
1952 リーダ
1953 アンテナ部
1954 表示部
Claims (9)
- 半導体基板上にゲート電極を形成する工程と、
前記半導体基板に選択的に第1の不純物を導入して、前記半導体基板に第1の不純物領域を形成する工程と、
線状、楕円形状、又は矩形状の第1のレーザビームを前記第1の不純物領域に照射して、前記第1の不純物領域に含まれる前記第1の不純物を活性化する工程と、
前記第1の不純物を活性化後、前記ゲート電極の側面にサイドウォールを形成する工程と、
前記サイドウォールを形成後、前記半導体基板に選択的に第2の不純物を導入して、前記半導体基板に第2の不純物領域を形成する工程と、
線状、楕円形状、又は矩形状の第2のレーザビームを前記第2の不純物領域に照射して、前記第2の不純物領域に含まれる前記第2の不純物を活性化する工程と、を含み、
前記第2の不純物は、前記第1の不純物領域よりも深く、前記半導体基板に導入され、
前記第1のレーザビームは基本波であり、
前記第1のレーザビームのパルス幅は、1フェムト秒以上10ピコ秒以下であり、
前記第1のレーザビームの尖頭出力の範囲は、1GW/cm2以上1TW/cm2以下であり、
前記第1のレーザビームは、スリットとシリンドリカルレンズを介して照射面である前記第1の不純物領域に照射され、
前記シリンドリカルレンズは、前記スリットと前記照射面の間に配置され、
前記スリットの開口の幅をs、前記シリンドリカルレンズ焦点距離をf、前記スリットと前記シリンドリカルレンズの間隔をM1、前記シリンドリカルレンズと前記照射面の間隔をM2、前記照射面上での前記第1のレーザビームの長尺方向の長さをLとするとき、M1=f(s+L)/L及びM2=f(s+L)/sを満たすように、前記スリット、前記シリンドリカルレンズ、前記照射面を配置することを特徴とする半導体装置の作製方法。 - SOI基板の半導体層上にゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、
前記半導体層に選択的に第1の不純物を導入して、前記半導体層に第1の不純物領域を形成する工程と、
線状、楕円形状、又は矩形状の第1のレーザビームを前記第1の不純物領域に照射して、前記第1の不純物領域に含まれる前記第1の不純物を活性化する工程と、
前記第1の不純物を活性化後、前記ゲート電極の側面にサイドウォールを形成する工程と、
前記サイドウォールを形成後、前記半導体層に選択的に第2の不純物を導入して、前記半導体層に第2の不純物領域を形成する工程と、
線状、楕円形状、又は矩形状の第2のレーザビームを前記第2の不純物領域に照射して、前記第2の不純物領域に含まれる前記第2の不純物を活性化する工程と、を含み、
前記第2の不純物は、前記第1の不純物領域よりも深く、前記半導体層に導入され、
前記第1のレーザビームは基本波であり、
前記第1のレーザビームのパルス幅は、1フェムト秒以上10ピコ秒以下であり、
前記第1のレーザビームの尖頭出力の範囲は、1GW/cm2以上1TW/cm2以下であり、
前記第1のレーザビームは、スリットとシリンドリカルレンズを介して照射面である前記第1の不純物領域に照射され、
前記シリンドリカルレンズは、前記スリットと前記照射面の間に配置され、
前記スリットの開口の幅をs、前記シリンドリカルレンズ焦点距離をf、前記スリットと前記シリンドリカルレンズの間隔をM1、前記シリンドリカルレンズと前記照射面の間隔をM2、前記照射面上での前記第1のレーザビームの長尺方向の長さをLとするとき、M1=f(s+L)/L及びM2=f(s+L)/sを満たすように、前記スリット、前記シリンドリカルレンズ、前記照射面を配置することを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 請求項1または請求項2において、
前記第2の不純物領域は、電界効果トランジスタのソース領域またはドレイン領域であることを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 請求項1乃至請求項3のいずれか一において、
前記第1の不純物領域は、電界効果トランジスタのエクステンション領域であることを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 請求項1乃至請求項4のいずれか一において、
前記第1のレーザビームは、レーザの繰り返し周波数が10MHz以上のレーザ発振器から射出されたものであることを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 請求項5において、
前記レーザ発振器は、Sapphire、YAG、セラミックスYAG、セラミックスY2O3、KGW、KYW、Mg2SiO4、YLF、YVO4、またはGdVO4の結晶に、Nd、Yb、Cr、Ti、Ho、Erのドーパントをいずれか1つまたは複数添加したレーザから選ばれる1種であることを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 請求項1乃至請求項6のいずれか一において、
前記第1のレーザビームは、近赤外領域の波長を持つことを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 請求項1乃至請求項7のいずれか一において、
前記第2のレーザビームのエネルギー密度は、0.1J/cm2以上1J/cm2以下であることを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 請求項1乃至請求項7のいずれか一において、
前記第2のレーザビームは基本波であり、かつ、パルス幅が10ピコ秒以下であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
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