JPH08293279A - 非質量分離型イオン注入装置 - Google Patents
非質量分離型イオン注入装置Info
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- JPH08293279A JPH08293279A JP7095446A JP9544695A JPH08293279A JP H08293279 A JPH08293279 A JP H08293279A JP 7095446 A JP7095446 A JP 7095446A JP 9544695 A JP9544695 A JP 9544695A JP H08293279 A JPH08293279 A JP H08293279A
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- JP
- Japan
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- ion
- gas
- ions
- source chamber
- doping
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 前記実情に鑑みてなされたもので、メンテナ
ンスに多大な労力をさくことなく、スループットを向上
させることのできる非質量分離型イオン注入装置を提供
する。 【構成】 本発明の特徴は、イオン源チャンバー１０
と、前記イオン源チャンバー内にプラズマ領域を生成す
るプラズマ発生手段と、前記プラズマ領域内にドーピン
グガスを供給し、イオンを発生するイオン発生手段と、
被処理基板を設置した処理部と、前記イオン発生手段で
生成されたイオンを加速して、前記被処理基板上に導く
ことによりイオン注入を行う加速手段とを具備した非質
量分離型イオン注入装置において、前記イオン源チャン
バー内壁を所望の温度に加熱する加熱手段１とを具備し
たことにある。
ンスに多大な労力をさくことなく、スループットを向上
させることのできる非質量分離型イオン注入装置を提供
する。 【構成】 本発明の特徴は、イオン源チャンバー１０
と、前記イオン源チャンバー内にプラズマ領域を生成す
るプラズマ発生手段と、前記プラズマ領域内にドーピン
グガスを供給し、イオンを発生するイオン発生手段と、
被処理基板を設置した処理部と、前記イオン発生手段で
生成されたイオンを加速して、前記被処理基板上に導く
ことによりイオン注入を行う加速手段とを具備した非質
量分離型イオン注入装置において、前記イオン源チャン
バー内壁を所望の温度に加熱する加熱手段１とを具備し
たことにある。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、非質量分離型イオン注
入装置に係り、特に、液晶ディスプレイ、イメージスキ
ャナーなどの画像入出力装置に広く応用される大面積型
の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔ
ｒａｎｓｉｓｔｏｒ）の製造に用いられる非質量分離型
イオン注入装置に関する。
入装置に係り、特に、液晶ディスプレイ、イメージスキ
ャナーなどの画像入出力装置に広く応用される大面積型
の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔ
ｒａｎｓｉｓｔｏｒ）の製造に用いられる非質量分離型
イオン注入装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】アクティブマトリックス型のＬＣＤなど
大面積デバイスに用いられるＴＦＴ、特にプラナー型多
結晶シリコン薄膜トランジスタにおいては、ソース・ド
レイン（Ｓ／Ｄ）領域に注入する不純物量を再現性よく
制御できること、高速動作実現のためにゲート電極に対
して自己整合的にＳ／Ｄの形成が可能であること、およ
び大面積基板に対して高速処理が可能であることなどか
ら非質量分離型イオン注入法（以下、イオンドーピング
法）が用いられている。
大面積デバイスに用いられるＴＦＴ、特にプラナー型多
結晶シリコン薄膜トランジスタにおいては、ソース・ド
レイン（Ｓ／Ｄ）領域に注入する不純物量を再現性よく
制御できること、高速動作実現のためにゲート電極に対
して自己整合的にＳ／Ｄの形成が可能であること、およ
び大面積基板に対して高速処理が可能であることなどか
ら非質量分離型イオン注入法（以下、イオンドーピング
法）が用いられている。
【０００３】この非質量分離イオン打ち込みに際して
は、例えばＨ2 希釈のＰＨ3 を用いた場合、希釈ガスで
ある水素等の軽イオンが同時に導入され、理由は明らか
でないが、アニール温度が３００〜４００℃程度と低く
ても十分に活性化されることがわかっている。またビー
ム径を大きくすることができるため、スループットが高
く、大面積基板には極めて有効である。
は、例えばＨ2 希釈のＰＨ3 を用いた場合、希釈ガスで
ある水素等の軽イオンが同時に導入され、理由は明らか
でないが、アニール温度が３００〜４００℃程度と低く
ても十分に活性化されることがわかっている。またビー
ム径を大きくすることができるため、スループットが高
く、大面積基板には極めて有効である。
【０００４】また、多結晶シリコンＴＦＴのオフ電流を
抑制するためにチャネル層とソース・ドレイン領域間に
高抵抗領域を設けるいわゆるＬＤＤ（Ｌｉｇｈｔｌｙ：
Ｄｏｐｅｄ Ｄｒａｉｎ）ＴＦＴのＬＤＤを形成する際
にもイオンドーピング法が用いられる。
抑制するためにチャネル層とソース・ドレイン領域間に
高抵抗領域を設けるいわゆるＬＤＤ（Ｌｉｇｈｔｌｙ：
Ｄｏｐｅｄ Ｄｒａｉｎ）ＴＦＴのＬＤＤを形成する際
にもイオンドーピング法が用いられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ＬＤＤをイ
オンドーピング法で形成する場合、以下のような問題点
がある。イオンドーピング法において、ドーズ量Ｄ（ｃ
ｍ-2）は、ある濃度のＰＨ3 ／Ｈ2 ガスを使用した場
合、イオン電流Ｉ（Ａ／ｃｍ2 ）中にＰ（リン）がｒの
割合で含まれているとすると、 Ｄ＝ｒ・Ｉ・ｔ／ｑ （１） で与えられる（ｔはドーピング時間、ｑは電荷量）。
オンドーピング法で形成する場合、以下のような問題点
がある。イオンドーピング法において、ドーズ量Ｄ（ｃ
ｍ-2）は、ある濃度のＰＨ3 ／Ｈ2 ガスを使用した場
合、イオン電流Ｉ（Ａ／ｃｍ2 ）中にＰ（リン）がｒの
割合で含まれているとすると、 Ｄ＝ｒ・Ｉ・ｔ／ｑ （１） で与えられる（ｔはドーピング時間、ｑは電荷量）。
【０００６】高抵抗のＬＤＤを得るためには、ドーズ量
を少なくすればよいので(1) 式より、（Ｉ）ドーピング
時間を短くする （II）イオン電流を小さくする (III)Ｈ2 希釈率の高いＰＨ3 ガスを使う と３つの方法がある。
を少なくすればよいので(1) 式より、（Ｉ）ドーピング
時間を短くする （II）イオン電流を小さくする (III)Ｈ2 希釈率の高いＰＨ3 ガスを使う と３つの方法がある。
【０００７】しかし、（Ｉ）ではこの装置のドーピング
時間のばらつきは２sec 程度あるので、ドーピング時間
を短くするとするとバッチ間ばらつきが大きくなり再現
性が低下する。また、（II）のようにイオン電流を小さ
くすることは、イオン源のＲＦパワーを小さくすること
であるためプラズマが不安定になりその均一性が低下す
る。よって、再現性よく、かつ均一にＬＤＤを形成する
には（III ）がよい。
時間のばらつきは２sec 程度あるので、ドーピング時間
を短くするとするとバッチ間ばらつきが大きくなり再現
性が低下する。また、（II）のようにイオン電流を小さ
くすることは、イオン源のＲＦパワーを小さくすること
であるためプラズマが不安定になりその均一性が低下す
る。よって、再現性よく、かつ均一にＬＤＤを形成する
には（III ）がよい。
【０００８】図９はシート抵抗のドーピングガス（ＰＨ
3 ／Ｈ2 ）濃度依存性である。図９においてｔ＝６０se
c 、Ｉ＝５μＡ／ｃｍ2 、加速電圧１００ｋｅＶとし
た。
3 ／Ｈ2 ）濃度依存性である。図９においてｔ＝６０se
c 、Ｉ＝５μＡ／ｃｍ2 、加速電圧１００ｋｅＶとし
た。
【０００９】ＰＨ3 がＨ2 で希釈されるほど、リンのイ
オン電流中の含有量ｒは小さくなるため、(1) 式よりド
ーズ量が減少しシート抵抗は高くなる。ところが、この
傾向は０．２％程度の濃度まではみられるが、これより
もＨ2 希釈率が高くなるとシート抵抗は一定となってし
まう。またここで得られている最も高いシート抵抗はた
かだか４０ｋΩ／ｃｍ2 に過ぎず、これでは多結晶シリ
コンＴＦＴのオフ電流抑制効果はあまりみられない。こ
の原因は、チャンバーの内壁に付着したリンがイオン化
する量が、ドーピングガスから供給されるＰより多くな
るためである。そこでＨ2 ガスをイオン源に供給してプ
ラズマを立てることによりチャンバーの内壁に付着した
Ｐを除去するなどのクリーニングを施したところ、図９
に示すように、０．０２％程度の濃度までガス濃度依存
性がみられた。そして、多結晶シリコンＴＦＴのオフ電
流抑制効果を奏効し得る１００ｋΩ／ｃｍ2 以上のシー
ト抵抗を得ることができた。
オン電流中の含有量ｒは小さくなるため、(1) 式よりド
ーズ量が減少しシート抵抗は高くなる。ところが、この
傾向は０．２％程度の濃度まではみられるが、これより
もＨ2 希釈率が高くなるとシート抵抗は一定となってし
まう。またここで得られている最も高いシート抵抗はた
かだか４０ｋΩ／ｃｍ2 に過ぎず、これでは多結晶シリ
コンＴＦＴのオフ電流抑制効果はあまりみられない。こ
の原因は、チャンバーの内壁に付着したリンがイオン化
する量が、ドーピングガスから供給されるＰより多くな
るためである。そこでＨ2 ガスをイオン源に供給してプ
ラズマを立てることによりチャンバーの内壁に付着した
Ｐを除去するなどのクリーニングを施したところ、図９
に示すように、０．０２％程度の濃度までガス濃度依存
性がみられた。そして、多結晶シリコンＴＦＴのオフ電
流抑制効果を奏効し得る１００ｋΩ／ｃｍ2 以上のシー
ト抵抗を得ることができた。
【００１０】このように、Ｈ2 希釈率の高いＰＨ3 ガス
を使う方法ではＬＤＤを形成する前に必ずクリーニング
を行えば、再現性よくかつ均一に高いシート抵抗を得る
ことができることがわかったが、これはメンテナンスに
多大な労力をさく必要があると共にスループットの低下
を引き起こすなどの問題があった。
を使う方法ではＬＤＤを形成する前に必ずクリーニング
を行えば、再現性よくかつ均一に高いシート抵抗を得る
ことができることがわかったが、これはメンテナンスに
多大な労力をさく必要があると共にスループットの低下
を引き起こすなどの問題があった。
【００１１】このことは、Ｈ2 希釈のＰＨ3 ガスを用い
たイオン注入の場合のみならず、ＡｓＨ3 ガスなど他の
ドーパント（ドーピングガス）を用いた場合にも、低濃
度のイオン注入を行う際には、同様の問題があった。
たイオン注入の場合のみならず、ＡｓＨ3 ガスなど他の
ドーパント（ドーピングガス）を用いた場合にも、低濃
度のイオン注入を行う際には、同様の問題があった。
【００１２】本発明は、前記実情に鑑みてなされたもの
で、メンテナンスに多大な労力をさくことなく、スルー
プットを向上させることのできる非質量分離型イオン注
入装置を提供することを目的とする。
で、メンテナンスに多大な労力をさくことなく、スルー
プットを向上させることのできる非質量分離型イオン注
入装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明の特徴
は、イオン源チャンバーと、前記イオン源チャンバー内
にプラズマ領域を生成するプラズマ発生手段と、前記プ
ラズマ領域内にドーピングガスを供給し、イオンを発生
するイオン発生手段と、被処理基板を設置した処理部
と、前記イオン発生手段で生成されたイオンを加速し
て、前記被処理基板上に導くことによりイオン注入を行
う加速手段とを具備した非質量分離型イオン注入装置に
おいて、前記イオン源チャンバー内壁を所望の温度に加
熱する加熱手段とを具備したことにある。
は、イオン源チャンバーと、前記イオン源チャンバー内
にプラズマ領域を生成するプラズマ発生手段と、前記プ
ラズマ領域内にドーピングガスを供給し、イオンを発生
するイオン発生手段と、被処理基板を設置した処理部
と、前記イオン発生手段で生成されたイオンを加速し
て、前記被処理基板上に導くことによりイオン注入を行
う加速手段とを具備した非質量分離型イオン注入装置に
おいて、前記イオン源チャンバー内壁を所望の温度に加
熱する加熱手段とを具備したことにある。
【００１４】望ましくはこの加熱手段は前記イオン源チ
ャンバー内壁を１５０℃以上に加熱するように構成さ
れ、イオン発生手段は、ドーピングガスとして、ＰＨ3
／Ｈ2ガスを供給し、前記プラズマ領域でＰイオンを生
成し、前記被処理基板表面に前記Ｐイオンを注入する。
ャンバー内壁を１５０℃以上に加熱するように構成さ
れ、イオン発生手段は、ドーピングガスとして、ＰＨ3
／Ｈ2ガスを供給し、前記プラズマ領域でＰイオンを生
成し、前記被処理基板表面に前記Ｐイオンを注入する。
【００１５】
【作用】本発明によれば、非質量分離型のイオン注入装
置において、少なくともドーピングガスを供給している
間はイオン源チャンバー内壁を高温に保持し続けている
ため、チャンバー内壁に付着するリンなどの不純物の量
を著しく減少させることができる。このため低濃度のイ
オン注入領域を形成する際に、その直前に必ず必要であ
ったチャンバークリーニングを毎回行う必要がなくなり
メンテナンスが容易になると共にスループットを向上す
ることができる。
置において、少なくともドーピングガスを供給している
間はイオン源チャンバー内壁を高温に保持し続けている
ため、チャンバー内壁に付着するリンなどの不純物の量
を著しく減少させることができる。このため低濃度のイ
オン注入領域を形成する際に、その直前に必ず必要であ
ったチャンバークリーニングを毎回行う必要がなくなり
メンテナンスが容易になると共にスループットを向上す
ることができる。
【００１６】具体的には、ＬＤＤ構造の薄膜トランジス
タを形成する場合、イオンドーピング装置により不純物
注入を行う工程は、ＬＤＤ以外にソース・ドレインを形
成する工程がある。一般にソース・ドレインは高濃度に
不純物を注入するためＬＤＤ形成工程よりもＨ2 希釈率
の低いＰＨ3 ガス（５％程度）を使用する。ソース・ド
レイン形成工程およびＬＤＤ形成工程において、ドーピ
ングガスを供給している間、イオン源チャンバー内壁を
１５０℃以上に保持することにより、リンの蒸発温度は
１０-4Torrにおいて１３０℃であるため、壁に付着する
リンの量を著しく低減することができる。よって、ソー
ス・ドレイン形成後にＨ2 希釈率の高いＰＨ3 ガスを用
いてＬＤＤを形成する場合、チャンバークリーニングを
行うことなく、連続して十分にシート抵抗が高く信頼性
の高いＬＤＤを形成することができる。また、Ｈ2 希釈
率の高いＰＨ3 ガスを使用し連続してＬＤＤを形成する
場合においても、チャンバークリーニングを行うことな
く、連続して十分にシート抵抗が高く信頼性の高いＬＤ
Ｄを形成することができる。
タを形成する場合、イオンドーピング装置により不純物
注入を行う工程は、ＬＤＤ以外にソース・ドレインを形
成する工程がある。一般にソース・ドレインは高濃度に
不純物を注入するためＬＤＤ形成工程よりもＨ2 希釈率
の低いＰＨ3 ガス（５％程度）を使用する。ソース・ド
レイン形成工程およびＬＤＤ形成工程において、ドーピ
ングガスを供給している間、イオン源チャンバー内壁を
１５０℃以上に保持することにより、リンの蒸発温度は
１０-4Torrにおいて１３０℃であるため、壁に付着する
リンの量を著しく低減することができる。よって、ソー
ス・ドレイン形成後にＨ2 希釈率の高いＰＨ3 ガスを用
いてＬＤＤを形成する場合、チャンバークリーニングを
行うことなく、連続して十分にシート抵抗が高く信頼性
の高いＬＤＤを形成することができる。また、Ｈ2 希釈
率の高いＰＨ3 ガスを使用し連続してＬＤＤを形成する
場合においても、チャンバークリーニングを行うことな
く、連続して十分にシート抵抗が高く信頼性の高いＬＤ
Ｄを形成することができる。
【００１７】
【実施例】以下、本発明について、図面を参照しつつ詳
細に説明する。
細に説明する。
【００１８】図１は、本発明実施例のイオンドーピング
装置であり、イオン源チャンバー外壁にテープヒータ１
が巻回され、イオン源チャンバー内壁９の温度を３００
℃程度に維持するようにしたことを特徴とする。すなわ
ち、この装置は、イオン源チャンバー１０と、このイオ
ン源チャンバー内にプラズマ領域ＰＲを生成する高周波
電源２と、イオン源チャンバー内のプラズマ領域と被処
理基板８が設置された処理部との間に設けられた格子状
の第１乃至第３の電極６ａ，６ｂ，６ｃと、プラズマ領
域ＰＲからイオンを引き出すための電圧を第１の電極６
ａに印加する引き出し電源３と、引き出されたイオンを
加速するための電圧を第２の電極６ｂに印加する加速電
源４と、イオンの方向をモニタするための減速電圧を第
３の電極６ｃに印加する減速電源５とから構成されてい
る。ここで７は第１、第２および第３の電極を絶縁分離
するための絶縁物である。１１はガス供給口である。
装置であり、イオン源チャンバー外壁にテープヒータ１
が巻回され、イオン源チャンバー内壁９の温度を３００
℃程度に維持するようにしたことを特徴とする。すなわ
ち、この装置は、イオン源チャンバー１０と、このイオ
ン源チャンバー内にプラズマ領域ＰＲを生成する高周波
電源２と、イオン源チャンバー内のプラズマ領域と被処
理基板８が設置された処理部との間に設けられた格子状
の第１乃至第３の電極６ａ，６ｂ，６ｃと、プラズマ領
域ＰＲからイオンを引き出すための電圧を第１の電極６
ａに印加する引き出し電源３と、引き出されたイオンを
加速するための電圧を第２の電極６ｂに印加する加速電
源４と、イオンの方向をモニタするための減速電圧を第
３の電極６ｃに印加する減速電源５とから構成されてい
る。ここで７は第１、第２および第３の電極を絶縁分離
するための絶縁物である。１１はガス供給口である。
【００１９】まず、この装置を用いヒータ１をオンに
し、高周波電源２をオンにしＨ2 ガスをガス供給口１１
から供給してプラズマを立てることによりイオン源チャ
ンバー１０の内壁９に付着したＰを除去するなどのクリ
ーニングを施す。
し、高周波電源２をオンにしＨ2 ガスをガス供給口１１
から供給してプラズマを立てることによりイオン源チャ
ンバー１０の内壁９に付着したＰを除去するなどのクリ
ーニングを施す。
【００２０】そして、このヒータ１をオンにした状態で
Ｈ2 希釈率の高いＰＨ3 ガスを用いて、それぞれの濃度
で１０回のドーピングを行ったのち、シート抵抗のドー
ピングガス濃度依存性を測定した。この結果を●で示し
た。比較のためにクリーニング直後にドーピングを行っ
たときの同様の測定結果を○で示すとともに、従来のよ
うにイオン源チャンバーの加熱を行うこと無くＨ2 希釈
率の高いＰＨ3 ガスを用いて、それぞれの濃度で図１０
のドーピングを行った後、同様の測定を行ったときの結
果を△で示す。なおここで注入条件は、加速電圧１００
ｋｅＶ，ドーズ量５Ｅ１４cm-2とした。これらの結果か
ら、０．０２％のＰＨ3 ／Ｈ2 濃度において、本発明に
よればクリーニング直後より僅かにシート抵抗が低くな
り、イオン源チャンバー内壁にＰイオンが付着した影響
が見られるが、十分に高いシート抵抗を得ることができ
ることがわかる。従って従来ＬＤＤ形成前には必ず必要
であったクリーニングを１０バッチ以上行う必要がな
く、メンテナンスが容易になるとともに、スループット
を大幅に向上することができる。そして、多結晶シリコ
ンＴＦＴのオフ電流抑制効果を奏効し得る１００ｋΩ／
ｃｍ2 以上のシート抵抗を得ることができた。
Ｈ2 希釈率の高いＰＨ3 ガスを用いて、それぞれの濃度
で１０回のドーピングを行ったのち、シート抵抗のドー
ピングガス濃度依存性を測定した。この結果を●で示し
た。比較のためにクリーニング直後にドーピングを行っ
たときの同様の測定結果を○で示すとともに、従来のよ
うにイオン源チャンバーの加熱を行うこと無くＨ2 希釈
率の高いＰＨ3 ガスを用いて、それぞれの濃度で図１０
のドーピングを行った後、同様の測定を行ったときの結
果を△で示す。なおここで注入条件は、加速電圧１００
ｋｅＶ，ドーズ量５Ｅ１４cm-2とした。これらの結果か
ら、０．０２％のＰＨ3 ／Ｈ2 濃度において、本発明に
よればクリーニング直後より僅かにシート抵抗が低くな
り、イオン源チャンバー内壁にＰイオンが付着した影響
が見られるが、十分に高いシート抵抗を得ることができ
ることがわかる。従って従来ＬＤＤ形成前には必ず必要
であったクリーニングを１０バッチ以上行う必要がな
く、メンテナンスが容易になるとともに、スループット
を大幅に向上することができる。そして、多結晶シリコ
ンＴＦＴのオフ電流抑制効果を奏効し得る１００ｋΩ／
ｃｍ2 以上のシート抵抗を得ることができた。
【００２１】このように、イオン源チャンバー内壁を加
熱しつつドーピングを行うことにより、Ｈ2 希釈率の高
いＰＨ3 ガスを使い容易に高抵抗のＬＤＤを得ることが
できた。またクリーニングを行うことなく、再現性よく
かつ均一に高いシート抵抗を得ることができるため、こ
れはメンテナンスに多大な労力をさくことなく、スルー
プットの高いドーピングが可能となる。
熱しつつドーピングを行うことにより、Ｈ2 希釈率の高
いＰＨ3 ガスを使い容易に高抵抗のＬＤＤを得ることが
できた。またクリーニングを行うことなく、再現性よく
かつ均一に高いシート抵抗を得ることができるため、こ
れはメンテナンスに多大な労力をさくことなく、スルー
プットの高いドーピングが可能となる。
【００２２】また、Ｈ2 希釈のＰＨ3 ガスを用いたイオ
ン注入の場合のみならず、Ｈ2 希釈のＡｓＨ3 ガスを用
いたイオン注入の場合など、他のドーパント（ドーピン
グガス）を用いた場合にも、イオン種に応じてその蒸発
温度以上となるようにイオン源チャンバー内壁温度を維
持することにより、クリーニングを必要とすることな
く、同様に低濃度のイオン注入を行うことができる。ち
なみに、Ａｓの蒸発温度は１０-4Torrで２００℃である
ため、Ｈ2 希釈のＡｓＨ3 ガスを用いたイオン注入の場
合、イオン源チャンバーは２００℃以上に維持する必要
がある。
ン注入の場合のみならず、Ｈ2 希釈のＡｓＨ3 ガスを用
いたイオン注入の場合など、他のドーパント（ドーピン
グガス）を用いた場合にも、イオン種に応じてその蒸発
温度以上となるようにイオン源チャンバー内壁温度を維
持することにより、クリーニングを必要とすることな
く、同様に低濃度のイオン注入を行うことができる。ち
なみに、Ａｓの蒸発温度は１０-4Torrで２００℃である
ため、Ｈ2 希釈のＡｓＨ3 ガスを用いたイオン注入の場
合、イオン源チャンバーは２００℃以上に維持する必要
がある。
【００２３】また、前記実施例では、テープヒータをイ
オン源チャンバー外壁に巻き付けることによりイオン源
チャンバー内壁温度を所望の温度に維持するようにした
が、加熱手段は、ランプヒータ、誘導加熱装置など適宜
選択可能である。
オン源チャンバー外壁に巻き付けることによりイオン源
チャンバー内壁温度を所望の温度に維持するようにした
が、加熱手段は、ランプヒータ、誘導加熱装置など適宜
選択可能である。
【００２４】次に、本発明の装置を用いて、薄膜トラン
ジスタを形成する方法について説明する。図３乃至図８
は、その製造工程である。
ジスタを形成する方法について説明する。図３乃至図８
は、その製造工程である。
【００２５】この工程では、ガラス基板１０１上に形成
された多結晶シリコン薄膜トランジスタの活性層内に非
質量分離イオン打ち込みを用いてＰ+ イオンをドーピン
グし、ＬＤＤ領域１０７およびソース・ドレイン領域１
０９を形成するに際し、ドーピングガスを供給している
間はイオン源チャンバーを３００℃に加熱しながらドー
ピングを行うようにしたことを特徴とする。
された多結晶シリコン薄膜トランジスタの活性層内に非
質量分離イオン打ち込みを用いてＰ+ イオンをドーピン
グし、ＬＤＤ領域１０７およびソース・ドレイン領域１
０９を形成するに際し、ドーピングガスを供給している
間はイオン源チャンバーを３００℃に加熱しながらドー
ピングを行うようにしたことを特徴とする。
【００２６】以下、この方法について詳述する。まず図
３に示すように、ガラス基板１０１上にプラズマＣＶＤ
法等により５００nmの酸化シリコンからなる絶縁膜１０
２を形成する。次に非晶質シリコン膜１０３をＬＰＣＶ
Ｄ法あるいはプラズマＣＶＤ法により１００nm堆積す
る。
３に示すように、ガラス基板１０１上にプラズマＣＶＤ
法等により５００nmの酸化シリコンからなる絶縁膜１０
２を形成する。次に非晶質シリコン膜１０３をＬＰＣＶ
Ｄ法あるいはプラズマＣＶＤ法により１００nm堆積す
る。
【００２７】次に図４に示すように、非晶質シリコン膜
１０３にレーザ照射を行うことにより、能動領域となる
多結晶シリコン膜１０４を形成し、これをパターニング
する。 さらに、図５に示すように、ＥＣＲ−ＣＶＤ法
あるいはプラズマＣＶＤ法によりゲート絶縁膜１０５と
なる膜厚１００nmのシリコン酸化膜を堆積した後、スパ
ッタリング法により膜厚５００nmのタンタル薄膜を堆積
し、ＯＦＰＲ８００と指称されている東京応化製のノボ
ラック系レジストを塗布し、波長４３５nmのＧ線を用い
たフォトリソグラフィにより形成したレジストパターン
をマスクとしＣＤＥ法によりこのタンタル薄膜をパター
ニングし、ゲート電極１０６を形成する。ここでゲート
電極材料としてはタンタルの他、Ｃｒ，Ａｌなどを用い
ても良い。 そして図６に示すように、このゲート電極
１０６をマスクとして非質量分離型のイオン注入法によ
りＬＤＤ領域（高抵抗領域）１０７を形成する。ドーピ
ング条件は０．０２％ＰＨ3 ガス、加速電圧１００ｋｅ
Ｖ，ドーズ量５Ｅ１４cm-2とした。ここでこの実施例で
は、ドーピングガスを供給している間はイオン源チャン
バーを３００℃に加熱しながらドーピングを行った。
１０３にレーザ照射を行うことにより、能動領域となる
多結晶シリコン膜１０４を形成し、これをパターニング
する。 さらに、図５に示すように、ＥＣＲ−ＣＶＤ法
あるいはプラズマＣＶＤ法によりゲート絶縁膜１０５と
なる膜厚１００nmのシリコン酸化膜を堆積した後、スパ
ッタリング法により膜厚５００nmのタンタル薄膜を堆積
し、ＯＦＰＲ８００と指称されている東京応化製のノボ
ラック系レジストを塗布し、波長４３５nmのＧ線を用い
たフォトリソグラフィにより形成したレジストパターン
をマスクとしＣＤＥ法によりこのタンタル薄膜をパター
ニングし、ゲート電極１０６を形成する。ここでゲート
電極材料としてはタンタルの他、Ｃｒ，Ａｌなどを用い
ても良い。 そして図６に示すように、このゲート電極
１０６をマスクとして非質量分離型のイオン注入法によ
りＬＤＤ領域（高抵抗領域）１０７を形成する。ドーピ
ング条件は０．０２％ＰＨ3 ガス、加速電圧１００ｋｅ
Ｖ，ドーズ量５Ｅ１４cm-2とした。ここでこの実施例で
は、ドーピングガスを供給している間はイオン源チャン
バーを３００℃に加熱しながらドーピングを行った。
【００２８】次に図７に示すように、Ｍｏなどのマスク
１０８をゲート電極を覆うようにパターニングした後、
非質量分離型のイオン注入法により５％ＰＨ3 ガスを用
いてＰ+ イオンを１００ＫｅＶのエネルギーで１Ｅ１６
cm-2ドーピングし、５００℃、１時間の熱処理を行って
ソース・ドレイン領域１０９を形成する。このソース・
ドレイン領域１０９を形成する場合においても、イオン
源チャンバーを３００℃に加熱しながらドーピングを行
った。
１０８をゲート電極を覆うようにパターニングした後、
非質量分離型のイオン注入法により５％ＰＨ3 ガスを用
いてＰ+ イオンを１００ＫｅＶのエネルギーで１Ｅ１６
cm-2ドーピングし、５００℃、１時間の熱処理を行って
ソース・ドレイン領域１０９を形成する。このソース・
ドレイン領域１０９を形成する場合においても、イオン
源チャンバーを３００℃に加熱しながらドーピングを行
った。
【００２９】この後マスク１０８を除去し、図８に示す
ように、プラズマＣＶＤ法により層間絶縁膜１１０とな
る膜厚８００nmの二酸化シリコン膜を形成する。そして
この層間絶縁膜１１０にコンタクトホールを形成したの
ち、配線金属１１１となるアルミニウムを堆積してパタ
ーニングし、最後に、保護絶縁膜として膜厚１μm のＳ
ｉＮx 膜（図示せず）を形成する。
ように、プラズマＣＶＤ法により層間絶縁膜１１０とな
る膜厚８００nmの二酸化シリコン膜を形成する。そして
この層間絶縁膜１１０にコンタクトホールを形成したの
ち、配線金属１１１となるアルミニウムを堆積してパタ
ーニングし、最後に、保護絶縁膜として膜厚１μm のＳ
ｉＮx 膜（図示せず）を形成する。
【００３０】本発明の方法で形成した薄膜トランジスタ
は、特性が良好で信頼性の高いものとなっている。
は、特性が良好で信頼性の高いものとなっている。
【００３１】この方法において、ソース・ドレイン形成
工程、およびＬＤＤ形成工程において、ドーピングガス
を供給している間、イオン源チャンバー内壁を１５０℃
以上に保持することにより、リンの蒸発温度は１０-4To
rrにおいて１３０℃であるため、チャンバー内壁に付着
するリンの量を著しく低減することができる。よって、
ソース・ドレイン形成後にＨ2 希釈率の高いＰＨ3 ガス
を用いてＬＤＤを形成する場合、チャンバークリーニン
グを行うことなく連続して十分にシート抵抗が高く信頼
性の高いＬＤＤを形成することができる。
工程、およびＬＤＤ形成工程において、ドーピングガス
を供給している間、イオン源チャンバー内壁を１５０℃
以上に保持することにより、リンの蒸発温度は１０-4To
rrにおいて１３０℃であるため、チャンバー内壁に付着
するリンの量を著しく低減することができる。よって、
ソース・ドレイン形成後にＨ2 希釈率の高いＰＨ3 ガス
を用いてＬＤＤを形成する場合、チャンバークリーニン
グを行うことなく連続して十分にシート抵抗が高く信頼
性の高いＬＤＤを形成することができる。
【００３２】本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、適宜
変更可能である。
変更可能である。
【００３３】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、直前にイオン源チャンバーのクリーニングを行うこ
となく所望のシート抵抗を得ることができ、信頼性の高
い薄膜トランジスタ集積回路などの半導体装置の形成の
ためのスループットを大幅に向上することが可能とな
る。
ば、直前にイオン源チャンバーのクリーニングを行うこ
となく所望のシート抵抗を得ることができ、信頼性の高
い薄膜トランジスタ集積回路などの半導体装置の形成の
ためのスループットを大幅に向上することが可能とな
る。
【図１】本発明実施例のイオン注入装置の概要図
【図２】本発明のイオン注入装置を用いた場合のシート
抵抗の濃度依存性を示す図
抵抗の濃度依存性を示す図
【図３】本発明実施例の装置を用いた薄膜トランジスタ
の製造工程の概要図。
の製造工程の概要図。
【図４】本発明実施例の装置を用いた薄膜トランジスタ
の製造工程の概要図。
の製造工程の概要図。
【図５】本発明実施例の装置を用いた薄膜トランジスタ
の製造工程の概要図。
の製造工程の概要図。
【図６】本発明実施例の装置を用いた薄膜トランジスタ
の製造工程の概要図。
の製造工程の概要図。
【図７】本発明実施例の装置を用いた薄膜トランジスタ
の製造工程の概要図。
の製造工程の概要図。
【図８】本発明実施例の装置を用いた薄膜トランジスタ
の製造工程の概要図。
の製造工程の概要図。
【図９】従来例のイオン注入装置を用いた場合のシート
抵抗の濃度依存性を示す図
抵抗の濃度依存性を示す図
１ テープヒータ ２ 高周波電源 ３ 引き出し電源 ４ 加速電源 ５ 減速電源 ６ａ 第１の電極 ６ｂ 第２の電極 ６ｃ 第３の電極 ７ 絶縁物 ８ 被処理基板 ９ イオン源内壁 １０ イオン源チャンバー １１ ガス供給口 １０１ ガラス基板 １０２ 絶縁膜 １０３ 非晶質シリコン層 １０４ 多結晶シリコン層 １０５ ゲート絶縁膜 １０６ ゲート電極 １０７ 高抵抗領域 １０８ マスク １０９ ソース・ドレイン領域 １１０ 層間絶縁膜 １１１ 配線金属
Claims (2)
- 【請求項１】 イオン源チャンバーと、 前記イオン源チャンバー内にプラズマ領域を生成するプ
ラズマ発生手段と、 前記プラズマ領域内にドーピングガスを供給し、イオン
を発生するイオン発生手段と、 被処理基板を設置した処理部と、 前記イオン発生手段で生成されたイオンを加速して、前
記被処理基板上に導くことによりイオン注入を行う加速
手段と、 前記イオン源チャンバー内壁を所望の温度に加熱する加
熱手段とを具備したことを特徴とする非質量分離型イオ
ン注入装置。 - 【請求項２】 前記加熱手段は前記イオン源チャンバー
内壁を１５０℃以上に加熱するように構成され、 前記イオン発生手段は、ドーピングガスとして、ＰＨ3
／Ｈ2 ガスを供給し、前記プラズマ領域でＰイオンを生
成し、 前記被処理基板表面に前記Ｐイオンを注入することを特
徴とする請求項１記載の非質量分離型イオン注入装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7095446A JPH08293279A (ja) | 1995-04-20 | 1995-04-20 | 非質量分離型イオン注入装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7095446A JPH08293279A (ja) | 1995-04-20 | 1995-04-20 | 非質量分離型イオン注入装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08293279A true JPH08293279A (ja) | 1996-11-05 |
Family
ID=14137925
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7095446A Pending JPH08293279A (ja) | 1995-04-20 | 1995-04-20 | 非質量分離型イオン注入装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08293279A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006121131A1 (ja) * | 2005-05-12 | 2006-11-16 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | プラズマドーピング方法およびプラズマドーピング装置 |
| JP2010512649A (ja) * | 2006-12-08 | 2010-04-22 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | プラズマ浸漬イオン注入プロセス |
| WO2015093031A1 (ja) * | 2013-12-18 | 2015-06-25 | 株式会社アルバック | プラズマドーピング装置及び方法 |
-
1995
- 1995-04-20 JP JP7095446A patent/JPH08293279A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006121131A1 (ja) * | 2005-05-12 | 2006-11-16 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | プラズマドーピング方法およびプラズマドーピング装置 |
| US7358511B2 (en) | 2005-05-12 | 2008-04-15 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Plasma doping method and plasma doping apparatus |
| JP4979580B2 (ja) * | 2005-05-12 | 2012-07-18 | パナソニック株式会社 | プラズマドーピング方法 |
| JP2010512649A (ja) * | 2006-12-08 | 2010-04-22 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | プラズマ浸漬イオン注入プロセス |
| WO2015093031A1 (ja) * | 2013-12-18 | 2015-06-25 | 株式会社アルバック | プラズマドーピング装置及び方法 |
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