專利名稱：摻雜裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制作具有用薄膜晶體管(下文稱為TFT)構(gòu)成的電路的半導(dǎo)體器件時使用的摻雜裝置。本發(fā)明尤其涉及在達(dá)到處理大面積襯底的目的方面具有良好結(jié)構(gòu)的摻雜裝置。
本說明書中，半導(dǎo)體器件是指通過利用半導(dǎo)體特性能起作用的全體器件，光電器件、半導(dǎo)體電路和電子設(shè)備都是半導(dǎo)體器件。
背景技術(shù)：
使用晶圓的半導(dǎo)體集成電路的制作中，半導(dǎo)體摻入授予n型或p型的雜質(zhì)元素，以形成雜質(zhì)生長區(qū)。此方法已熟知。使離子質(zhì)量與電荷比分開的方法稱為離子注入法，廣泛用于制作半導(dǎo)體集成電路時。產(chǎn)生具有雜質(zhì)的等離子體，用高電壓加速該等離子體中的雜質(zhì)離子，使其作為離子流(離子雨)注入半導(dǎo)體中。此摻雜方法稱為離子摻雜法或等離子體摻雜法，廣泛用于使用玻璃襯底的液晶顯示器等的制造工序中。
具有半導(dǎo)體電路的電子設(shè)備的制造中，為了高效率進(jìn)行大量生產(chǎn)，常進(jìn)行多件提取，其中不是用晶圓襯底而是用母玻璃襯底，從一塊母玻璃襯底切出多個器件。母玻璃襯底的規(guī)模從1990年初的第1代的300×400mm開始，2000年為第4代，大型化到680×880mm或730×920mm，從一塊襯底能提取多個器件，其典型為顯示板。這樣，生產(chǎn)技術(shù)一直在進(jìn)步。
以往的摻雜裝置為了使離子注入分布均勻，進(jìn)行襯底(或晶圓)旋轉(zhuǎn)。今后，襯底進(jìn)一步大型化，則已有的摻雜裝置的大型襯底旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)規(guī)模變大?？烧J(rèn)為這點在大量生產(chǎn)上不利。
以往的摻雜裝置中，由于以傾斜軸為中心使襯底旋轉(zhuǎn)，離子的注入分布為同心圓狀。以往的摻雜裝置又由于襯底的大小限于容納在離子流外周內(nèi)的尺寸，使離子流浪費，存在效率差的問題。
因此，本申請人在文獻(xiàn)1(日本國專利公開平10-162770)提出使襯底不旋轉(zhuǎn)地移動的線狀摻雜裝置。
本申請人又在專利文獻(xiàn)2(日本國專利公開2001-210605)揭示使用激光并且使襯底相對移動的摻雜裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種具有使用大量生產(chǎn)上可多件提取的大面積襯底并且均勻摻入雜質(zhì)元素的裝置的半導(dǎo)體器件的制造裝置。
本發(fā)明的一個特征為將離子流的截面取為線狀或正方形，而且使大面積襯底保持對離子流傾斜規(guī)定的傾斜角θ不變，同時使該襯底往垂直于離子流的縱向的方向移動。作為大面積襯底，襯底的尺寸使用600mm×720mm、680mm×880mm、1000mm×1200mm、1100mm×1250mm、1150mm×1300mm或其以上。本發(fā)明中，通過改變傾斜角θ調(diào)整離子束的入射角。通過使大面積襯底對水平面傾斜，能使離子流縱向?qū)挾刃∮谝r底1條邊的長度。
本說明書中揭示的一發(fā)明的組成是一種摻雜裝置，其特征為，具有產(chǎn)生與離子流流向垂直的方向的截面為線狀或長方形的所述離子流的單元，對襯底照射離子流的單元，以及一面使襯底面為對垂線傾斜的姿態(tài)保持不變，一面使被處理的襯底進(jìn)行單向移動的襯底位置控制單元，并且對進(jìn)行移動且姿態(tài)傾斜的被處理襯底照射所述離子流。
摻雜裝置連接襯底運入室和襯底運出室，將襯底運入室和襯底運出室設(shè)置成對置，把摻雜室夾在中間。摻雜室的襯底臺最后具有角度調(diào)整功能和襯底運送功能。此外，還可在摻雜室設(shè)置對襯底加熱的單元。
本發(fā)明說明書中揭示的一發(fā)明的組成是一種摻雜裝置，其特征為，串行配置襯底運入室、摻雜室、襯底運出室，所述摻雜室具有產(chǎn)生與離子流流向垂直的方向的截面為線狀或長方形的所述離子流的單元，以及一面使襯底面為對垂線傾斜的姿態(tài)保持不變，一面使被處理的襯底進(jìn)行單向移動的襯底位置控制單元，對從襯底運入室經(jīng)摻雜室到襯底運出室進(jìn)行單向移動的被處理襯底，照射所述離子流。
又，可在襯底運入室或摻雜室設(shè)置襯底運送機(jī)械手，并具有對該機(jī)械手的保持部的姿勢，使以水平狀態(tài)保持襯底的姿態(tài)和以傾斜狀態(tài)保持襯底的姿態(tài)切換自如的機(jī)構(gòu)。
取為保持傾斜狀態(tài)不變地運送大面積襯底的結(jié)構(gòu)時，能使占用面積(占地面積)比專利文獻(xiàn)1和專利文獻(xiàn)2揭示的已有裝置的小。
可通過將大面積襯底支持在傾斜狀態(tài)，抑制自重造成的變形。以往將大面積襯底支持在水平狀態(tài)時，存在其自重使襯底中央部分翹曲而變形大的問題。
本發(fā)明中，不使大襯底旋轉(zhuǎn)，因而沒有施加過分的力，襯底不會破壞。
使用本發(fā)明的摻雜裝置時，成為從斜方單向進(jìn)行摻雜，摻雜僅牽連掩?；虺蔀檠谀５臉?gòu)件一端。例如，利用從斜方摻雜，將柵極作為掩模，以形成TFT的LDD區(qū)時，僅一端形成與柵極重疊的LDD區(qū)。
襯底的傾斜角θ是大面積襯底面的垂線與離子束的角度。也可以說以襯底對離子束的角度α(襯底面與離子束照射方向的夾角α＝90°-θ)壓縮襯底。
斜狀進(jìn)行摻雜時，傾斜的襯底面的垂直面與照射離子的方向的夾角在0°＜θ＜90°或-90°＜θ＜0°的范圍中，最好為30°～60°(或-30°～60°)。為了研究對襯底面傾斜地進(jìn)行摻雜時，照射離子的方向與襯底面的垂直面的夾角，進(jìn)行模擬后，導(dǎo)出圖4B和圖5所示的結(jié)果。設(shè)想圖4A的模型，用稱為TRIM(Transport of Ion in Matter)的軟件進(jìn)行模擬。TRIM是用于利用蒙特卡羅法進(jìn)行離子注入過程的模擬的軟件。圖4B中用于模擬的各數(shù)值為磷(P)的劑量是3×1015/cm2、加速電壓是80keV、柵極絕緣膜的厚度是150nm。圖5中用于模擬的各數(shù)值為硼(B)的劑量是2×1016/cm2、加速電壓是80keV、柵極絕緣膜的厚度是150nm。圖4B和圖5中，縱軸是離開圖4A中所示的掩模端面的距離，即蔓延量L(橫向長度)，而橫軸是垂直于襯底面的面與離子照射方向的夾角，即傾斜角(圖4A中所示的角度θ)。
可備有多個離子源，對運送的襯底依次進(jìn)行多種不同的摻雜處理。另一發(fā)明組成為一種摻雜裝置，其特征為，串行配置襯底運入室、摻雜室、以及襯底運出室，所述摻雜室具有產(chǎn)生與第1離子流流向垂直的方向的截面為線狀或長方形的所述第1離子流的第1單元、產(chǎn)生與第2離子流流向垂直的方向的截面為線狀或長方形的所述第2離子流的第2單元、以及使被處理襯底單向移動的襯底位置控制單元，對從所述襯底運入室經(jīng)所述摻雜室到所述襯底運出室進(jìn)行單向移動的被處理襯底，照射多個離子流。
通過準(zhǔn)備多個離子源，能在短時間進(jìn)行多個不同的摻雜處理。
上述各組成中，其一個特征為產(chǎn)生所述離子流的單元包含高頻能量或微波和磁場。使用多個離子源時，可組合不同組成的離子源。
又，不限于在重力方向照射離子束的裝置組成，也可以是對接近豎立狀態(tài)的襯底在水平方向照射離子束的裝置組成。
使襯底傾斜的軸也不專門限于通過襯底中心的軸(與襯底的一條邊平行的軸)，可為任意軸或任意多個軸。例如，可將襯底的對角線作為軸，使襯底傾斜。這時，可使TFT制作工序中的激光照射方向與襯底的對角線一致。此外，最好適當(dāng)配置成TFT的配置也與襯底的對角線一致。
上述各組成中，其一個特征為使傾斜成所述襯底姿態(tài)的襯底往垂直于所述襯底姿態(tài)方向的方向移動。還可使TFT制作工序中的激光照射方向與襯底的運送方向一致。此外，最好又適當(dāng)配置成TFT的配置也與襯底運送方向一致。
本發(fā)明用的激光振蕩器也沒有專門限定，可用脈沖振蕩或連續(xù)振蕩(CW)的激光振蕩器。作為脈沖振蕩的激光振蕩器，可用激元激光器、YAG激光器或YVO4激光器。作為CW激光振蕩器，可用YAG激光器、YVO4激光器、GdVO4激光器、YLF激光器、Ar激光器。通過用CW固體激光器照射基波的2次～4次諧波，能獲得沿激光照射方向伸長的大粒徑晶體。例如，通常最好用Nd:YVO4激光器(基波為1064nm)的2次諧波(532nm)或3次諧波。具體而言，利用非線性光學(xué)原理將連續(xù)振蕩的YVO4激光器出射的激光變換成高次諧波，從而取得輸出幾瓦以上的激光。最好利用光學(xué)系統(tǒng)在照射面形成矩形或橢圓形激光，對半導(dǎo)體膜進(jìn)行照射。這時的能量密度需要0.001～100MW/cm2左右(最好是0.1～10MW/cm2)。而且，將掃描速度取為0.5～2000cm/sec左右(最好是10～200cm/sec)，進(jìn)行照射。
可將脈沖振蕩的激光振蕩頻率取為0.5MHz以上，用顯著高于通常使用的幾拾Hz～幾百Hz范圍的頻段進(jìn)行激光晶化。據(jù)稱用脈沖振蕩對半導(dǎo)體膜照射激光開始、到半導(dǎo)體膜完全固化的時間為幾拾nsec～幾百nsec。因此，通過使用上述頻段，可在激光使半導(dǎo)體膜熔融開始、到半導(dǎo)體膜固化后，照射下一個脈沖激光。于是，能使半導(dǎo)體膜中固液界面連續(xù)移動，從而形成具有往掃描方向連續(xù)生長的晶粒的半導(dǎo)體膜。具體而言，能形成所含晶粒的掃描方向?qū)挾葹?0～30μm、對掃描方向垂直的方向的寬度為1～5μm左右的晶粒集合。通過形成沿該掃描方向伸長的單晶晶粒，可形成至少在薄膜晶體管溝道方向幾乎不存在晶界的半導(dǎo)體膜。
又，可連接以傾斜狀態(tài)處理襯底的處理單元，使構(gòu)成串行系統(tǒng)的全部處理單元傾斜。
利用本發(fā)明，能實現(xiàn)具有不旋轉(zhuǎn)地使用大面積襯底并且能均勻注入雜質(zhì)元素的單元的半導(dǎo)體器件制造裝置。


圖1A是本發(fā)明摻雜裝置的立體圖。圖1B是示出摻雜室內(nèi)的襯底狀態(tài)的模式圖(實施方式1)。
圖2是本發(fā)明摻雜裝置的俯視圖(實施方式1)。
圖3是襯底位置控制機(jī)構(gòu)的俯視圖(實施方式1)。
圖4A是用于模擬的模型圖，圖4B是示出其結(jié)果的圖(實施方式1)。
圖5是示出模擬結(jié)果的圖。
圖6是本發(fā)明摻雜裝置的俯視圖(實施方式2)。
圖7是一例襯底位置控制機(jī)構(gòu)截面圖(實施方式1)。
圖8A～8D是一例示出TFT制作工序的截面圖(實施方式3)。
圖9A～9C是示出摻雜室的襯底狀況的俯視圖和截面圖(實施方式3)。
圖10A～10E是一例示出TFT制作工序的截面圖(實施方式3)。
圖11A～11F是一例示出TFT制作工序的變換的截面圖(實施方式3)。
圖12A、12B是示出模擬中用的模型圖和結(jié)果的圖。
圖13A、13B是示出模擬中用的模型圖和結(jié)果的圖。
圖14A、14B是示出模擬中用的模型圖和結(jié)果的圖。
圖15A、15B是示出模擬中用的模型圖和結(jié)果的圖。
圖16A～16D是說明半導(dǎo)體器件制作方法的圖(實施方式5)。
圖17A～17C是說明半導(dǎo)體器件制作方法的圖(實施方式5)。
圖18A、18B是說明半導(dǎo)體器件制作方法的圖(實施方式5)。
圖19A、19B是說明半導(dǎo)體器件制作方法的圖(實施方式5)。
圖20A、20B是示出半導(dǎo)體器件的立體圖(實施方式6)。
圖21是示出半導(dǎo)體器件的組成的框圖(實施方式7)。
圖22是示出半導(dǎo)體器件的組成的框圖(實施方式8)。
圖23A～23C是說明半導(dǎo)體器件制作方法的圖(實施方式9)。
圖24A～24C是說明半導(dǎo)體器件制作方法的圖(實施方式9)。
圖25A～25C是說明半導(dǎo)體器件制作方法的圖(實施方式9)。
圖26是說明半導(dǎo)體器件制作方法的圖(實施方式9)。
圖27A～27C是說明半導(dǎo)體器件制作方法的圖(實施方式10)。
圖28A～28H是示出使用半導(dǎo)體器件的應(yīng)用例的圖。
圖29A、29B是示出使用半導(dǎo)體器件的應(yīng)用例的圖。
圖30A～30C是一例摻雜裝置的立體圖(實施方式1)。
具體實施例方式
下面說明本發(fā)明的實施方式。
實施方式1圖1A是示出一例本發(fā)明的摻雜裝置的立體圖。圖2是示出一例本發(fā)明摻雜裝置總體結(jié)構(gòu)的俯視圖。圖2中與圖1A相同的部位使用相同的標(biāo)號。
離子源12由設(shè)在腔室、即等離子室內(nèi)的熱電子釋放用燈絲和極性交錯地配置在腔室周圍的多個環(huán)狀永久磁鐵構(gòu)成。
加速電極部13由在腔室下方開口部與作為陽極的腔室保持同電位的離子關(guān)閉極、保持在比離子關(guān)閉極低幾kV的電位的引出極、以及保持在比引出極低幾拾kV的電位的加速極構(gòu)成。離子關(guān)閉極、引出極、以及加速極是柵狀電極。
可設(shè)置遮斷離子束的快門，進(jìn)行開關(guān)操作，從而控制照射的通斷。
使燈絲釋放的電子與從入氣口導(dǎo)入腔室內(nèi)的工作氣體(氫、磷化氫、乙硼烷等)起作用后，產(chǎn)生等離子體，并利用永久磁鐵的磁場將其關(guān)在腔室內(nèi)，同時還利用引出極施加電場，通過離子關(guān)閉極引出等離子體中的離子，用加速極的電場使其加速，從而產(chǎn)生離子流14。
然后，在摻雜室11內(nèi)照射離子流14，將離子注入傾斜狀態(tài)的襯底10。使襯底10以傾斜軸16為中心進(jìn)行傾斜并加以保持。將離子束14的截面取為線狀或長方形，并使襯底往垂直于離子束14的縱向的方向移動，從而進(jìn)行對整個襯底的摻雜處理。
如圖2所示，使襯底10往掃描方向移動，通過離子源12的下方。摻雜室11通過閘閥23與襯底運入室20相連。襯底運入室20中設(shè)置運送機(jī)械手22，將襯底10從收裝多塊襯底的襯底盒21移置于摻雜室的襯底臺30。
按水平狀態(tài)和傾斜狀態(tài)改變襯底的傾斜時，用襯底臺30或運送機(jī)械手22改變襯底的傾斜角度。
用襯底臺30改變襯底的傾斜角度時，如圖3所示的例子那樣，由襯底位置控制機(jī)構(gòu)32調(diào)整襯底往掃描方向的移動和臺的角度。使用圖3所示的襯底位置控制機(jī)構(gòu)32，則從水平方向進(jìn)行摻雜，能用于以θ等于或大于60°且小于120°縱向放置襯底的單元。襯底往掃描方向移動不限于用機(jī)械手，也可用導(dǎo)軌和驅(qū)動用齒輪傳動電機(jī)。襯底臺的角度調(diào)整由測角器等角度調(diào)整單元進(jìn)行。設(shè)置測角器的襯底臺稱為測角臺，旋轉(zhuǎn)中心處在臺的上方，以該中心為支點進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，使臺面傾斜。包含從基座33延伸的垂線的面與襯底10的主表面的夾角角度為α，襯底的垂直面與包含從基座33延伸的垂線的面的角度為傾斜角度θ。用夾具31使襯底10保持在襯底臺30上。
圖7示出改變襯底傾斜角度的另一個例子。利用襯底位置控制機(jī)構(gòu)83使襯底往掃描方向84移動，以對固定在臺架88的襯底87進(jìn)行掃描。使用與軸正交的2個測角器85a、85b，則能維持復(fù)雜的傾斜狀態(tài)。例如，能維持以襯底的對角線為軸82的傾斜狀態(tài)的襯底。這時，軸82與襯底的掃描方向不垂直。第1測角器85a改變襯底X方向與水平方向的夾角角度，第2測角器85b改變襯底Y方向與水平方向的夾角角度，從而能自如地調(diào)整設(shè)在襯底上的半導(dǎo)體膜的傾斜(對水平面的角度)。86表示PC。
用運送機(jī)械手22改變傾斜角度時，運送機(jī)械手22的保持部能吸附襯底，并且可利用驅(qū)動單元使保持部以規(guī)定的軸為中心進(jìn)行轉(zhuǎn)動。通過使運送機(jī)械手22的保持部轉(zhuǎn)動，可改變保持部的姿態(tài)，從而能改變吸附在保持部上的襯底的姿態(tài)。
襯底盒21中，結(jié)構(gòu)可做成以傾斜狀態(tài)保存襯底。這時，能進(jìn)行襯底移置和摻雜處理，而幾乎不改變襯底的傾斜狀態(tài)。
同樣，摻雜室11也通過閘閥24與襯底運出室25相連。襯底運出室25中也設(shè)置運送機(jī)械手27，并且運送機(jī)械手27將進(jìn)行過摻雜處理的襯底收裝在襯底盒26中。
本發(fā)明的摻雜裝置由于利用襯底臺使傾斜狀態(tài)保持不變地移動襯底，進(jìn)行摻雜處理，可處理大面積襯底。又由于離子束的截面形狀為方形，在襯底上照射全部離子束，能高效率進(jìn)行離子照射。又由于不使襯底旋轉(zhuǎn)，能縮小離子束縱向?qū)挾取?br> 本發(fā)明不專門限于上述裝置組成，裝置組成也可為因存在粒子問題而使襯底在接近垂直豎立的狀態(tài)的傾斜狀態(tài)下，往水平方向照射離子束。
圖30A～圖30C示出一例將襯底垂直豎立的裝置組成。由于存在粒子問題，最好所取裝置組成為襯底601在垂直豎立狀態(tài)下，往水平方向照射離子束602。最好襯底盒縱向配置，并且利用使襯底保持豎立不變地運送的機(jī)構(gòu)運入腔室。圖30A中示出從離子束照射單元603照射的離子束為線狀，但不限于此。保持襯底并使其移動的襯底臺(例如圖3所示的機(jī)構(gòu))有2種移動方法。一種方法如圖30B所示，使襯底傾斜角度β；另一種方法如圖30C所示，使襯底傾斜角度β。照射離子束的期間，襯底臺可固定在某一角度β，也可使角度β總在某一角度范圍內(nèi)變化。
以傾斜方式進(jìn)行摻雜，并在柵極下方形成雜質(zhì)區(qū)時，也需要考慮TFT的配置。如圖30B和30C所示，最好設(shè)計包含TFT的電路，使其符合讓襯底傾斜的襯底臺移動的方法和溝道長度方向600a、600b。
本發(fā)明不限于上述裝置組成，也可用襯底運送輥代替襯底臺，保持并運送傾斜狀態(tài)的襯底。這時，襯底將下表面保持在運送輥等保持構(gòu)件上，并利用側(cè)導(dǎo)板保持傾斜的下端。側(cè)導(dǎo)板使下端支持輥接在襯底的下端并從側(cè)方加以保持，從而起抑制往襯底傾斜的下方移動的作用。
不限于上述裝置組成，本發(fā)明的摻雜裝置還可添加已有離子摻雜技術(shù)中公知的離子聚束單元和離子質(zhì)量分離單元。
襯底保持傾斜地進(jìn)行摻雜，并且在柵極下方形成摻雜區(qū)時，也需要考慮TFT的配置。圖1B是簡略示出摻雜室11內(nèi)的襯底狀態(tài)的模式圖。如圖1B所示，最好設(shè)計包含TFT的電路，使其符合讓襯底傾斜的襯底臺移動的方法和溝道長度方向17。
實施方式2為了高效率進(jìn)行多個摻雜處理，結(jié)構(gòu)上也可做成在1個摻雜室設(shè)置多個離子源。
圖6示出一例本發(fā)明的摻雜裝置總體的俯視圖。
如圖6所示，所形成的裝置并行設(shè)置第1離子源和第2離子源，能分別照射第1離子束54a和第2離子束54b。
使襯底50離開襯底盒61并且用運送機(jī)械手62從襯底運入室60經(jīng)閘閥63運入摻雜室51。然后，將襯底50配置在襯底臺70上，在摻雜室51內(nèi)往掃描方向55移動，并且在通過2個離子源的下方時，進(jìn)行2回離子摻雜處理。然后，完成摻雜處理的襯底通過閘閥64，由運送機(jī)械手67收裝到襯底運出室65的襯底盒66。
例如，能用2個離子源以加速電壓不同的條件，連續(xù)進(jìn)行形成高濃度摻雜區(qū)用的第1摻雜處理和形成低濃度摻雜區(qū)用的第2摻雜處理。
不限于2個離子源，也可設(shè)置3個以上的離子源。
本實施方式也能與實施方式1自由組合。本實施方式示出使襯底保持水平不變地移動的例子，但也可與實施方式1相同，用具有角度調(diào)整功能的襯底臺使襯底保持傾斜不變地移動。
實施方式3用圖8～圖11詳細(xì)說明使用本實施方式所示的摻雜裝置的薄膜晶體管制造方法。
在具有絕緣表面的襯底100上，作為基底膜，利用噴鍍法、PVD法、減壓CVD法(LPCVD法)或等離子體CVD法等CVD法(化學(xué)蒸鍍淀積法)以氮化氧化硅膜(SiNO)形成10nm～200nm(最好50nm～100nm)的基底膜101a，并且用氮化氧化硅膜(SiNO)層疊50nm～200nm(最好100nm～150nm)基底膜101b。本實施方式中，用等離子體CVD法形成基底膜101a、101b。作為襯底100，可用玻璃襯底、石英襯底、硅襯底、金屬襯底或不銹鋼襯底的表面形成絕緣膜的襯底。也可用具有能經(jīng)受本實施方式的處理溫度的耐熱性的塑料襯底，還可用薄膜那樣的柔性襯底。作為基底膜，可用2層結(jié)構(gòu)，也可用基底(絕緣)膜為單層膜或?qū)盈B2層以上的結(jié)構(gòu)。
接著，在基底膜上形成半導(dǎo)體膜。半導(dǎo)體膜厚度為25nm～200nm(最好30～150nm)，可用公知的方法(濺鍍法、LPCVD法或等離子體CVD法)成膜。本實施方式中，采用使非晶半導(dǎo)體膜激光晶化后作為結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的方法。
形成半導(dǎo)體膜的材料可用利用四氫化硅和鍺為代表的半導(dǎo)體材料并且以汽相生長法制作的非晶半導(dǎo)體(后文也稱之為“非晶態(tài)半導(dǎo)體AS”)、利用光能或熱能使該非晶半導(dǎo)體晶化而得的多晶半導(dǎo)體或半非晶(也稱為微晶或微晶體，后文稱之為“SAS”)半導(dǎo)體等。
SAS是具有非晶態(tài)與結(jié)晶結(jié)構(gòu)(包括單晶、多晶)的中間結(jié)構(gòu)并且具有以自由能方式穩(wěn)定的第3狀態(tài)的半導(dǎo)體，包含短距離有序且具有晶格形變的結(jié)晶區(qū)。至少膜中的部分區(qū)域能觀測到0.5nm～20nm的結(jié)晶區(qū)，并且以硅為主成分時，拉曼矢量偏移到波數(shù)低于520cm-1的一側(cè)。在X射線衍射中，能觀測設(shè)起因于硅晶格的111、220的衍射峰。為了終結(jié)未結(jié)合鍵(懸空鍵)，包含至少1原子％或其以上的氫或鹵素。對硅化物氣體進(jìn)行輝光放電分解(等離子體CVD)，從而形成SAS。作為硅化物氣體，除SiH4外，還可用Si2H6、SiH2Cl2、SiHCl3、SiCl4、SiF4等。也可使其混合F2、GeF4。還可用H2或從H2與He、Ar、Kr、Ne選擇的一種或多種稀有氣體元素對該硅化物氣體進(jìn)行稀釋。稀釋率的范圍為2倍～1000倍，壓力為大致0.1Pa～133Pa的范圍，電源頻率為1MHz～120MHz，最好為13MHz～60MHz。襯底加熱溫度最好為300℃以下，用100℃～200℃的襯底加熱溫度也能形成。這里，作為摻入的雜質(zhì)元素，希望使氧、氮、碳等大氣成分造成的雜質(zhì)為1×1020cm-3以下，尤其是氧濃度為5×1019cm-3以下，最好為1×1019cm-3以下。還包含氦、氬、氪、氖等稀有元素，進(jìn)一步助長晶格形變，從而增加穩(wěn)定性，取得良好的SAS。又，作為半導(dǎo)體膜，也可在氟族氣體形成的SAS層上疊置氫族氣體形成的SAS層。
作為非晶半導(dǎo)體，通?？膳e出氫化非晶硅；作為結(jié)晶半導(dǎo)體，通常可舉出多晶硅。多晶硅包含將經(jīng)過800℃的以上處理溫度后形成的多晶硅用作主材料的“高溫多晶硅”、將在600℃以下的處理溫度形成的多晶硅用作主材料“低溫多晶硅”或添加促進(jìn)晶化的元素等加以晶化的多晶硅等。當(dāng)然，如上文所述，也可用半非晶半導(dǎo)體或部分半導(dǎo)體膜含有晶相的半導(dǎo)體。
半導(dǎo)體膜采用結(jié)晶半導(dǎo)體膜時，該結(jié)晶半導(dǎo)體膜的制作方法可用公知的方法(激光晶化法、熱晶化法或使用鎳等助長晶化的元素的熱晶化法)。對微晶半導(dǎo)體SAS照射激光，進(jìn)行晶化，也能提高結(jié)晶性。不導(dǎo)入助長晶化的元素時，對非晶半導(dǎo)體膜照射激光前，在氮氛圍下以500℃加熱1小時，從而使非晶半導(dǎo)體膜含有的氫濃度釋放到1×1020原子/立方厘米以下。這是因為對包含許多氫的非晶半導(dǎo)體膜照射激光時，使膜破壞。
作為對非晶半導(dǎo)體膜導(dǎo)入金屬元素的方法，無專門限定，只要是能使非晶半導(dǎo)體膜的表面或內(nèi)部存在有關(guān)金屬元素的方法即可，例如，可用濺鍍法、CVD法、等離子體處理法(包括等離子體CVD法)、吸附法、涂覆金屬鹽溶液的方法。其中，用溶液的方法在簡便且金屬元素濃度調(diào)整方便方面有利。這時，為了改善非晶半導(dǎo)體膜表面的可濕性，使水溶液遍及非晶半導(dǎo)體膜的整個表面，最好利用在氧氛圍中照射UV光、熱氧化法、含羥基臭氧水或過氧化氫的處理等，形成氧化膜。
通過使用可連續(xù)振蕩的固體激光器，照射基波的2次諧波～4次諧波的激光，能獲得粒徑大的結(jié)晶。例如，通常最好用Nd:YVO4激光(基波為1064nm)的2次諧波(532nm)和3次諧波(355nm)。具體而言，利用非線性光學(xué)原理將連續(xù)振蕩的YVO4激光器發(fā)射的激光變換成高次諧波，從而取得輸出幾瓦以上激光。然后，最好利用光學(xué)系統(tǒng)形成矩形或橢圓形激光，照射半導(dǎo)體膜。這時的能量密度需要0.001～100MW/cm2(以0.1～10MW/cm2為佳)。然后，使掃描速度為0.5～2000cm/sec左右(以10～200cm/sec為佳)，并進(jìn)行照射。
激光器可用公知的連續(xù)振蕩氣體激光器或固體激光器。作為氣體激光器，有Ar激光器、Kr激光器等。作為固體激光器，可列舉YAG激光器、YVO4激光器、YLF激光器、YAlO3激光器、Y2O3激光器、玻璃激光器、紅寶石激光器、金綠寶石激光器、鈦:藍(lán)寶石激光器等。
也可將脈沖振蕩激光的振蕩頻率取為0.5MHz以上，用顯著高于通常用的幾拾Hz～幾百Hz頻段的頻段進(jìn)行激光晶化。據(jù)稱用脈沖振蕩對半導(dǎo)體膜照射激光開始、到半導(dǎo)體膜完全固化的時間為幾拾nsec～幾百nsec。因此，通過使用上述頻段，可在激光使半導(dǎo)體膜熔融開始、到半導(dǎo)體膜固化后，照射下一個脈沖激光。于是，能使半導(dǎo)體膜中固液界面連續(xù)移動，從而形成具有往掃描方向連續(xù)生長的晶粒的半導(dǎo)體膜。具體而言，能形成所含晶粒的掃描方向?qū)挾葹?0～30μm、對掃描方向垂直的方向的寬度為1～5μm左右的晶粒集合。通過形成沿該掃描方向伸長的單晶晶粒，可形成至少在薄膜晶體管溝道方向幾乎不存在晶界的半導(dǎo)體膜。
也可在稀有氣體和氮等惰性氣體氛圍中照射激光。由此，能利用照射激光抑制半導(dǎo)體表面粗糙，還可抑制界面能級偏差造成的閾值偏差。
非晶半導(dǎo)體膜的晶化可組合熱處理和激光照射晶化，也可單獨進(jìn)行多次熱處理和激光照射。
本實施方式中，在基底膜101b上用非晶硅形成非晶半導(dǎo)體膜115。對非晶半導(dǎo)體膜115按箭頭號171的方向一面照射激光170，一面進(jìn)行掃描，使其晶化，形成結(jié)晶半導(dǎo)體膜116(參考圖8A和圖8B)。圖8B示出照射時的模式立體圖，進(jìn)行掃描，使其與將虛線所圍的部分作為激活層的TFT的溝道縱向一致。
為了對這樣獲得的半導(dǎo)體膜控制薄膜晶體管的閾值電壓，可進(jìn)行微量雜質(zhì)元素(硼或磷)的摻雜，但本實施方式中，制作n溝道型薄膜晶體管，使其具有低濃度p型雜質(zhì)區(qū)，從而控制薄膜晶體管的閾值電壓。因此，利用本發(fā)明時，可以不必進(jìn)行抑制電壓控制用的摻雜工序，使工序簡化。
接著，用掩模對結(jié)晶半導(dǎo)體膜116進(jìn)行圖案制作。本實施方式中制作光掩模，并由利用光刻制板法的制圖處理形成半導(dǎo)體層102。
制圖時的蝕刻加工采用等離子體蝕刻(干蝕刻)或濕蝕刻均可，但處理大面積襯底中適合等離子體蝕刻。作為蝕刻氣體，可用CF4、NF3、Cl2、BCl3等氟族或氯族的氣體，也可適當(dāng)添加He、Ar等惰性氣體。應(yīng)用大氣壓放電的蝕刻加工時，可進(jìn)行局部放電加工，不必在整個襯底形成掩模層。
本發(fā)明中，也可利用液滴排出法那樣的能有選擇地形成圖案的方法形成具有布線層或電極層的導(dǎo)電層和用于形成規(guī)定圖案的掩模層等。液滴排出(噴出)法(根據(jù)其制式，也稱為噴墨法)能有選擇地排出(噴出)按規(guī)定目的調(diào)配的組成物的液滴，形成規(guī)定的圖案(導(dǎo)電層和絕緣層等)。這時，可進(jìn)行在被形成區(qū)形成氧化鈦膜等的前處理。也可用能復(fù)制或描繪圖案的方法，例如印刷法(網(wǎng)板印刷、膠版印刷等圖案形成方法)。
本實施方式中用的掩模用環(huán)氧樹脂、丙烯樹脂、苯酚樹脂、酚醛樹脂、密胺樹脂、尿烷樹脂等樹脂材料。還可用苯環(huán)丁烷、聚對二甲苯、具有擴(kuò)光和透射性的聚酰亞胺等有機(jī)材料、硅氧烷類聚合物等聚合而成的化合物材料、包含水溶性同質(zhì)聚合物和水溶性異分子聚合物的組成物材料等?；蛘撸捎煤泄鈩┑氖惺劭刮g劑材料，例如可用作為典型陽性抗蝕劑的酚醛樹脂加感光劑的二嗪萘醌化合物、作為陰性抗蝕劑的基底樹脂、二苯二硅烷和制氧劑等。使用液滴排出法時，采用任何一種材料都需要調(diào)整溶媒濃度或添加界面激活劑，從而適當(dāng)調(diào)整其表面張力和黏度。
形成覆蓋半導(dǎo)體層102的柵極絕緣層105。用等離子體CVD法或噴鍍法等，以厚度取為40nm～150nm且包含硅的絕緣膜形成柵極絕緣層105。作為柵極絕緣層105，可用硅的氧化物材料或氮化物材料等公知材料形成，可為疊層，也可為單層。本實施方式中，柵極絕緣層采用疊層結(jié)構(gòu)。作為第1層絕緣膜，在半導(dǎo)體層102上形成薄氧化硅膜，厚度為1nm～100nm，1nm～10nm較佳，2nm～5nm更好。作為第1絕緣層的形成方法，可通過用GRTA(Gas RapidThermal Anneal氣體快速熱處理)法、LRTA(Lamp Rapid Thermal Anneal自然光源快速熱處理)法等，使半導(dǎo)體區(qū)表面氧化，形成熱氧化膜，從而形成第1絕緣層。本實施方式中，采用在第1層絕緣膜上層疊氮化硅膜、氧化硅膜、氮化硅膜的3層結(jié)構(gòu)。也可用這些層或一層氮化氧化硅膜，2層氮化氧化硅膜組成的疊層結(jié)構(gòu)。采用具有致密膜質(zhì)的氮化硅膜較佳。用低成膜溫度形成柵極泄漏電流小的致密絕緣膜時，使反應(yīng)氣體包含氬等稀有元素并混入所形成的絕緣膜中較佳。
接著，在柵極絕緣層105上層疊并形成用作柵極層的厚度20nm～100nm的第1導(dǎo)電膜106、厚度100nm～400nm的第2導(dǎo)電膜107(參考圖8C)。可用噴鍍法、蒸鍍法、CVD法等公知的方法形成第1導(dǎo)電膜106和第2導(dǎo)電膜107?？捎脧你g(Ta)、鎢(W)、鈦(Ti)、鉬(Mo)、鋁(Al)、銅(Cu)、鉻(Cr)、釹(Nd)選擇的元素、或者上述元素為主成分的合金材料或化合物材料形成第1導(dǎo)電膜和第2導(dǎo)電膜。作為第1導(dǎo)電膜和第2導(dǎo)電膜，還可用摻入磷等雜質(zhì)元素的多晶硅膜為代表的半導(dǎo)體膜或AgPdCu合金。不限于2層結(jié)構(gòu)，也可為3層結(jié)構(gòu)，其中例如一次層疊厚度50nm的鎢膜、厚度500nm的鋁硅合金(Al-Si)膜、厚度30nm的氮化鉭。取為3層結(jié)構(gòu)時，可用氮化鎢代替第1導(dǎo)電膜的鎢，可用鋁鈦合金膜(Al-Ti)代替第2導(dǎo)電膜的鋁硅合金(Al-Si)膜，可用鈦膜代替第3導(dǎo)電膜的氮化鈦。也可以是單層結(jié)構(gòu)。本實施方式中，將氮化鉭(TaN)用作第1導(dǎo)電膜106，將鎢(W)用作第2導(dǎo)電膜107。
接著，用光刻制版法形成光刻膠組成的掩模，對第1導(dǎo)電膜107制作圖案，以形成第1柵極層205?？捎肐CP(Inductively Coupled Plasma感應(yīng)耦合型等離子體)蝕刻法，適當(dāng)調(diào)整蝕刻條件(對圈形電極層施加的電功率、對襯底方電極層施加的電功率、襯底方的電極溫度等)，從而將第1導(dǎo)電膜蝕刻成期望的錐狀。作為蝕刻用的的氣體，可適當(dāng)用以Cl2、BCl3、SiCl4或CCl4等為代表的氯族氣體、以CF4、SF6或NF3等為代表的氟族氣體或者O2。
通過將柵極層的寬度做窄，能形成可高速運作的薄膜晶體管。圖11A～11F示出將第1柵極層205做成溝道方向的寬度窄的2種方法。圖11A對應(yīng)于圖8C，在襯底100上形成到第1導(dǎo)電膜107為止。
首先，用圖11B、圖11C、圖11F說明第1方法。在第1導(dǎo)電膜107上形成由抗蝕劑組成的掩模220。用光刻制板法和液滴排出法等形成掩模220。如圖11B所示，用掩模220蝕刻第1導(dǎo)電膜107，從而形成第1柵極層210。然后，不去除掩模220，進(jìn)而往箭頭號255的方向蝕刻第1柵極層210。使第1柵極層210的厚度減小到第1柵極層205，從而形成第1柵極層205(參考圖11C)。去除掩模220，如圖11F所示，能完成第1柵極層205，其柵極寬度D1為200nm～1500nm，最好是200nm～700nm。
接著，用圖11D、圖11E、圖11F說明第2方法。在第1導(dǎo)電膜107上形成由抗蝕劑組成的掩模220。用光刻制板法和液滴排出法等形成掩模220。進(jìn)而，利用蝕刻、灰化等往箭頭號256的方向使掩模220變細(xì)，從而形成寬度更窄的掩模221(參考圖11E)。用線寬形成微細(xì)的掩模221對第1導(dǎo)電膜107制作圖案后，去除掩模221，從而同樣可形成柵極層寬度D1小的第1柵極層205。通過將柵極層寬度D1設(shè)定在該范圍內(nèi)后，能形成溝道長度短的薄膜晶體管，可制作能高速工作的半導(dǎo)體器件。
接著，將第1柵極層205作為掩模添加授予p型的雜質(zhì)元件251。這里，用圖1A、1B所示的摻雜裝置以對半導(dǎo)體層102的表面為小于60度(最好為5度～45度)的方式添加授予p型的雜質(zhì)元素，從而形成第1p型雜質(zhì)區(qū)103b(參考圖8D)。授予p型的雜質(zhì)元素對半導(dǎo)體層表面傾斜地進(jìn)行摻雜，因而也添加到第1柵極層205覆蓋的半導(dǎo)體層102的區(qū)域，形成第1p型雜質(zhì)區(qū)103b。另一方面，部分授予p型的雜質(zhì)元素被第1柵極層205遮擋，因而第1p型雜質(zhì)區(qū)103a不包含受柵極層205覆蓋的半導(dǎo)體區(qū)。這里，第1p型雜質(zhì)區(qū)103a、第1p型雜質(zhì)區(qū)103b中，添加成以5×1017～5×1018/cm3左右的濃度包含授予p型的雜質(zhì)元素。也可添加成以5×1016～1×1017/cm3左右的濃度包含授予p型的雜質(zhì)元素。本實施方式將硼(B)用作授予p型的雜質(zhì)元素。
圖9A～圖9C示出摻雜時的襯底的狀態(tài)。圖9A示出俯視圖，圖9B示出在圖9A中的虛線IJ剖切的截面圖，圖9B示出在圖9A中的虛線GH剖切的截面圖。圖9C與圖8D相同。圖9A～圖9C中與圖8A～圖8D中相同的部位采用相同的標(biāo)號。
在與襯底的旋轉(zhuǎn)軸平行的面剖切時，如圖9B所示能看到垂直狀摻雜，但不限于此，例如用圖7所示的襯底臺以多個軸使襯底傾斜，則在哪個面剖切都能傾斜狀摻雜。
本實施方式中，將雜質(zhì)區(qū)與柵極層重疊(以柵極絕緣層為中介)的區(qū)域表示為Lov，將雜質(zhì)區(qū)與柵極層不重疊(以柵極絕緣層為中介)的區(qū)域表示為Loff。雜質(zhì)區(qū)103a、103b中，用斜線和白底表示與柵極層205重疊的區(qū)域，這是為了能直觀理解白底部分不表示未添加硼，而是如上文所述，該區(qū)的硼濃度分布反應(yīng)柵極層205的錐形部。本說明書的其他附圖中也相同。
又將第1柵極層205作為掩模，添加授予n型的雜質(zhì)元素252。對半導(dǎo)體層105的表面垂直添加授予n型的雜質(zhì)元素252，從而形成第1n型雜質(zhì)區(qū)104a、第1n型雜質(zhì)區(qū)104b(參考圖10A)。第1n型雜質(zhì)區(qū)104a、第1n型雜質(zhì)區(qū)104b中，由于已添加授予p型的雜質(zhì)元素，為了從p型翻轉(zhuǎn)到n型，添加濃度高于第1p型雜質(zhì)區(qū)103b中授予p型的雜質(zhì)元素濃度的授予n型的雜質(zhì)元素。然后，第1n型雜質(zhì)區(qū)104a、第1n型雜質(zhì)區(qū)104b形成通常以濃度1×1017～5×1018/cm3包含授予n型的雜質(zhì)元素。本實施方式將磷(P)用作授予n型的雜質(zhì)元素。
這里，用第1柵極層自匹配地添加授予n型的雜質(zhì)元素252，因而第1p型雜質(zhì)區(qū)中與第1柵極層205重疊的區(qū)域不添加授予n型的雜質(zhì)元素252，作為p下雜質(zhì)區(qū)殘留。因此，半導(dǎo)體層102上形成第2p型雜質(zhì)區(qū)208，第2p型雜質(zhì)區(qū)208是Lov區(qū)。反之，第1n型雜質(zhì)區(qū)104a、第2n型雜質(zhì)區(qū)104b不覆蓋柵極層205，因而是Loff區(qū)。
接著，形成覆蓋第1導(dǎo)電膜106、柵極層205等的絕緣層后，利用基于RIE(Reactive ion etching反應(yīng)性離子蝕刻)法的異向性蝕刻對其進(jìn)行加工，以自匹配方式在柵極層205的側(cè)壁形成側(cè)壁(側(cè)壁襯墊)201(參考圖10B)。這里，對絕緣層沒有專門限定，最好是TEOS(Tetra-Ethyl-Orso-Silicate)或硅烷等與氧或一氧化二氮反應(yīng)而形成的級差遮蓋性良好的氧化硅?？捎脽酑VD、等離子體CVD、常壓CVD、偏壓CVD、噴鍍等方法形成絕緣層。
本實施方式中，由于將柵極層取為疊層結(jié)構(gòu)，第1導(dǎo)電膜106作為蝕刻阻擋層起作用。接著，將第1柵極層205和側(cè)壁201作為掩模，蝕刻第1導(dǎo)電膜106，以形成第2柵極層202。本實施方式中，采用對第1導(dǎo)電膜106和第2導(dǎo)電膜107蝕刻選擇比高的材料，因而可將柵極層205用作蝕刻第1導(dǎo)電膜106時的掩模。第1導(dǎo)電膜106和第2導(dǎo)電膜107的蝕刻選擇比不很高的情況下，形成側(cè)壁201時，可形成第1柵極層205上殘留絕緣層，或第1柵極層205上形成抗蝕劑組成的掩模。這樣，通過保護(hù)第1柵極層205，在對第1導(dǎo)電膜106進(jìn)行蝕刻加工時，能防止第1柵極層205減膜。蝕刻方法可以是干蝕刻，也可以是濕蝕刻，可用公知的蝕刻方法。本實施方式采用干蝕刻法。作為干蝕刻用的氣體，可適當(dāng)采用以Cl2、BCl3、SiCl4或CCl4等為代表的氯族氣體、以CF4、SF6或NF3等為代表的氟族氣體或者O2。
接著，將側(cè)壁201和第1柵極層作為掩模，以對半導(dǎo)體層102的表面垂直的方式將授予n型雜質(zhì)元素253添加到半導(dǎo)體層102，以形成第2n型雜質(zhì)區(qū)203a、第2n型雜質(zhì)區(qū)203b(參考圖10C)。這里，對第2n型雜質(zhì)區(qū)203a、第2n型雜質(zhì)區(qū)203b添加成以濃度5×1019～5×1020/cm3包含授予n型的雜質(zhì)元素。本實施方式將磷(P)用作授予p型的雜質(zhì)元素。側(cè)壁201成為掩模且不添加授予n型的雜質(zhì)元素的區(qū)域變成第3n型雜質(zhì)區(qū)206a、第3n型雜質(zhì)區(qū)206b。第3n型雜質(zhì)區(qū)206a、第3n型雜質(zhì)區(qū)206b覆蓋第2柵極層202，因而是Lov區(qū)。又，在半導(dǎo)體層102形成溝道形成區(qū)207(參考圖10C)。
第2n型雜質(zhì)區(qū)203a、第2n型雜質(zhì)區(qū)203b是授予n型的雜質(zhì)元素濃度高的高濃度雜質(zhì)區(qū)，作為源極區(qū)和漏極區(qū)起作用。另一方面，作為低濃度雜質(zhì)區(qū)的第3n型雜質(zhì)區(qū)206a、第3n型雜質(zhì)區(qū)206b由于覆蓋第2柵極區(qū)202，使漏極附近的電場緩和，能抑制熱載流子造成的導(dǎo)通電流劣化。結(jié)果，能形成可高速工作的半導(dǎo)體器件。
為了激活雜質(zhì)元素，可進(jìn)行加熱處理、強(qiáng)光照射或激光照射。在激活的同時，能使對柵極絕緣層的等離子體損壞和對柵極絕緣層與半導(dǎo)體層的界面的等離子體損壞恢復(fù)。
接著，作為鈍化膜，形成含氫的絕緣膜108。作為該絕緣膜108，用等離子體CVD法或噴鍍法，以含硅的絕緣膜形成為厚度100nm~200nm。絕緣膜108不限于氮化硅膜，可以是使用等離子體CVD而成的氮化氧化硅(SiNO)膜，也可將其它含硅的絕緣膜作為單層或多層結(jié)構(gòu)應(yīng)用。
在氮氛圍中以300℃～550℃進(jìn)行1～12小時的熱處理，從而進(jìn)行使半導(dǎo)體層氫化的工序。最好用400℃～500℃進(jìn)行。此工序利用絕緣層膜108包含的氫終結(jié)半導(dǎo)體層的懸空鍵。
可用從包含氮化硅、氧化硅、氧化氮化硅(SiON)、氮化氧化硅(SiNO)、氮化鋁(AlN)、氧化氮化鋁(AlON)、氮含有量大于氧含有量的氮化氧化鋁(AlNO)或氧化鋁、似金剛石碳(DLC)、含氮的碳膜(CN)的物質(zhì)選擇的材料形成絕緣膜108。也可用以硅(Si)和氧(O)的結(jié)合構(gòu)成主干結(jié)構(gòu)并且置換基中至少包含氫的材料或置換基中至少有氟、烷基或芳香族炭化氫中的至少一種的材料。
接著，形成成為層間絕緣膜的絕緣層109(參考圖10D)。本發(fā)明中，作為達(dá)到平坦化而設(shè)置的層間絕緣膜，要求耐熱性和絕緣性高，而且平坦化率大。作為這種絕緣層形成方法，最好用以旋鍍法為代表的涂覆方法。
本實施方式中，作為絕緣層109的材料，采用使用以硅(Si)和氧(O)的結(jié)合構(gòu)成主干結(jié)構(gòu)并且置換基中至少包含氫的材料或置換基中至少有氟、烷基或芳香族炭化氫中的至少一種的材料的涂覆膜。燒結(jié)后的膜稱為含烷基的氧化硅膜(SiOx)。該含烷基的氧化硅膜(SiOx)能經(jīng)受300溫度的加熱處理。
絕緣層109可用浸漬、噴涂、刮刀法、滾涂、簾式涂覆、刮板涂覆、CVD法、蒸鍍法等。也可用液滴排出法形成絕緣膜109。用液滴排出法時，能節(jié)省材料液。還可采用如液滴排出法那樣，能復(fù)制或描繪圖案的方法，例如印刷法(網(wǎng)板印刷、膠版印刷等形成圖案的方法)。也可用旋鍍或無機(jī)材料，這時可用氧化硅、氮化硅、氧化氮化硅。
絕緣層109除利用以硅(Si)和氧(O)結(jié)合而構(gòu)成主干結(jié)構(gòu)的絕緣膜外，只要耐熱性高且平坦性良好的，還可用無機(jī)材料(氧化硅、氮化硅、氧化氮化硅、氮化氧化硅PSG(磷玻璃)、BPSG(磷硼玻璃)、氧化鋁膜等)、感光性或非感光性有機(jī)材料(有機(jī)樹脂材料)(聚酰亞胺、丙烯樹脂、聚酰胺、聚酰亞胺—聚酰胺、苯環(huán)丁烷等)、抗蝕劑、低介電常數(shù)的低k材料等中的一種或多種組成的膜或這些膜的疊層等。
接著，用抗蝕劑組成的掩模在絕緣層109、絕緣膜108、柵極絕緣層105上形成到達(dá)半導(dǎo)體層102的接觸孔(開口部)。蝕刻可根據(jù)使用的材料的選擇比進(jìn)行1次或進(jìn)行幾次。本實施方式中在絕緣層109和絕緣膜108與柵極絕緣層105取選擇比的條件下，進(jìn)行第1蝕刻，去除絕緣層109和絕緣膜108。接著，利用第2蝕刻去除柵極絕緣層105，從而形成到達(dá)源極區(qū)或漏極區(qū)(即第2n型雜質(zhì)區(qū)203a、第2n型雜質(zhì)區(qū)203b)的開口部。
進(jìn)行第1蝕刻，去除絕緣層109和絕緣膜108。進(jìn)行蝕刻(濕蝕刻或干蝕刻)。使用的蝕刻用氣體中可添加惰性氣體。作為添加的惰性元素，可用從He、Ne、Ar、Kr、Xe選擇的一種或多種元素。其中，最好采用原子半徑較大且價廉的氬。本實施方式采用CH4、O2、He、Ar。進(jìn)行干蝕刻時的蝕刻條件將CF4的流量取為380sccm，O2的流量取為290sccm，He的流量取為500sccm、Ar的流量取為500sccm，RF功率為3000W，壓力為25Pa。根據(jù)上述條件，能減少蝕刻殘渣。
為了柵極絕緣層105上蝕刻得無殘渣，可按10％～20％的比率增加蝕刻時間，進(jìn)行過蝕刻?？捎?次蝕刻而成為錐狀，也可用多次蝕刻形成錐狀。而且，可用CF4、O2、He，并使CF4的流量為550sccm，O2的流量為450sccm，He的流量為350sccm、RF功率為3000W，壓力為25Pa，進(jìn)行2次干蝕刻，做成錐狀。
接著，作為第2蝕刻，蝕刻柵極絕緣層105，形成到達(dá)源極區(qū)、漏極區(qū)的開口部。開口部可蝕刻絕緣層109后，再次形成掩模，或?qū)⑽g刻后的絕緣層109作為掩模對絕緣膜108和柵極絕緣層105進(jìn)行蝕刻，從而形成該開口部。蝕刻用氣體采用CHF3和Ar，進(jìn)行柵極絕緣層105的蝕刻。利用上述條件的蝕刻，可減少蝕刻殘渣，并形成凹凸小的平坦性高的接觸孔。為了進(jìn)一步使半導(dǎo)體層上蝕刻得無殘渣，可按10％～20％的比率增加蝕刻時間。
形成導(dǎo)電膜，蝕刻導(dǎo)電膜后，形成分布電連接各源極區(qū)或漏極區(qū)的一部分的源極層或漏極層112。該源極層或漏極層112是連接其后形成的布線等并連接薄膜晶體管和布線的布線。源極層或漏極層112可利用PVD法、CVD法、蒸鍍法等形成導(dǎo)電膜后，蝕刻并形成希望的形狀。也可利用液滴排出法、印刷法、電解電鍍法等在規(guī)定的部位有選擇地形成導(dǎo)電層。還可用回流法、鑲嵌法。源極層或漏極層112的材料采用Ag、Au、Cu、Ni、Pt、Pd、Ir、Rh、W、Al、Ta、Mo、Cd、Zn、Fe、Ti、Si、Ge、Zr、Ba等金屬或其合金、或者其金屬氮化物形成。本實施方式中，依次將Ti、Al、Ti層疊后，按希望的形狀制作圖案，從而形成源極層或漏極層112。
利用以上的工序，能形成半導(dǎo)體層上具有高濃度雜質(zhì)區(qū)的第2n型雜質(zhì)區(qū)203a和第2n型雜質(zhì)區(qū)203b、低濃度雜質(zhì)區(qū)的第3n型雜質(zhì)區(qū)206a和第3n型雜質(zhì)區(qū)206b、第2p型雜質(zhì)區(qū)208、溝道形成區(qū)207的薄膜晶體管150(參考圖10E)。圖10E所示的第2p型雜質(zhì)區(qū)208的寬度D2最好為5nm～200nm，第3n型雜質(zhì)區(qū)206a和第3n型雜質(zhì)區(qū)206b的寬度最好為10nm～200nm。使第2p型雜質(zhì)區(qū)的D2和第3n型雜質(zhì)區(qū)的寬度D1為上述范圍內(nèi)，可制作使閾值偏移而且能減小截止電流的n溝道型薄膜晶體管。
本實施方式中，在n溝道型薄膜晶體管形成低濃度的p型雜質(zhì)區(qū)，但同樣也能在p溝道型薄膜晶體管形成低濃度的n型雜質(zhì)區(qū)。
利用以下的方法，可從圖10A～10E所示的襯底100剝離薄膜晶體管150。作為剝離的方法可列舉(1)襯底100中采用具有300～500度左右的耐熱性的襯底，在襯底100與薄膜晶體管150之間設(shè)置金屬氧化膜，利用該金屬氧化膜晶化后變脆剝離薄膜晶體管150；(2)在襯底100與薄膜晶體管150之間設(shè)置含氫的非晶硅膜，并通過照射激光或利用氣體、溶液進(jìn)行蝕刻，去除非晶硅膜，使薄膜晶體管150剝離；(3)以機(jī)械方式或用溶液、CF3等氣體的蝕刻去除形成薄膜晶體管150的襯底105，從而切開薄膜晶體管150。等等。薄膜晶體管150可依據(jù)用途貼到多種材質(zhì)和特性的物質(zhì)上。例如粘貼到柔性襯底，可用市售的粘結(jié)劑，采用環(huán)氧樹脂類粘結(jié)劑或樹脂添加劑等接合材料。
如上文所述，將剝離的薄膜晶體管貼到柔性襯底，則能提供厚度薄、重量輕、且跌落也不容易壞的半導(dǎo)體器件。柔性襯底具有可彎曲性，可粘貼在曲面或異形的形狀上，實現(xiàn)多種多樣的用途。如果從不利用襯底100則可提供廉價半導(dǎo)體器件。本實施方式中形成的薄膜晶體管為側(cè)壁結(jié)構(gòu)，因而即使在亞微米結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管中，也能形成LDD區(qū)。
利用本發(fā)明，在半導(dǎo)體層能形成具有授予不同導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的雜質(zhì)區(qū)，因而能控制薄膜晶體管的微細(xì)特性。這樣，能用簡單的工序形成具有所要求的功能的薄膜晶體管，能以低成本制作可靠性和電特性高的半導(dǎo)體器件。本實施方式的薄膜晶體管是具有低濃度的p型雜質(zhì)區(qū)的n溝道型薄膜晶體管，因而能形成可高速工作且減小耗電的半導(dǎo)體器件。
本實施方式中形成的半導(dǎo)體器件由于可用結(jié)晶半導(dǎo)體膜形成，即使不用高價的單晶半導(dǎo)體襯底也能制作半導(dǎo)體器件。因此，可降低成本。通過剝離本實施方式中制作的薄膜晶體管150，粘結(jié)到柔性襯底，可制作薄型半導(dǎo)體器件。
本實施方式能與實施方式1或?qū)嵤┓绞?自由組合。
實施方式4實施方式3示出用圖1A、圖1B的摻雜，形成具有第2p型雜質(zhì)區(qū)208的TFT的例子，但不限于此，能取得8種結(jié)構(gòu)，其中包括實施方式3所述的結(jié)構(gòu)。即，4種n溝道型薄膜晶體管(結(jié)構(gòu)A)的具有低濃度p型雜質(zhì)區(qū)的n溝道型薄膜晶體管(結(jié)構(gòu)B、結(jié)構(gòu)C、結(jié)構(gòu)D、結(jié)構(gòu)E)、4種p溝道型薄膜晶體管(結(jié)構(gòu)F)的具有低濃度n型雜質(zhì)區(qū)的p型薄膜晶體管(結(jié)構(gòu)G、結(jié)構(gòu)H、結(jié)構(gòu)I、結(jié)構(gòu)J)，共計8種。圖12B、圖13B、圖14B、圖15B示出薄膜晶體管的各結(jié)構(gòu)。
用圖12A、圖12B和圖13A、圖13B說明具有低濃度p型雜質(zhì)區(qū)的n溝道型薄膜晶體管的電流電壓(I-V)特性的模擬結(jié)果。圖12A設(shè)想圖12B所示的模型圖，并示出標(biāo)準(zhǔn)n溝道型薄膜晶體管和漏極端設(shè)置低濃度p型雜質(zhì)區(qū)(后文示為p-)的n溝道型薄膜晶體管的I-V特性。
圖12B示出各薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)A是具有Loff的標(biāo)準(zhǔn)n溝道型薄膜晶體管，結(jié)構(gòu)B是將p-的寬度取為100nm的n溝道型薄膜晶體管，結(jié)構(gòu)C是將p-的寬度取為300nm的n溝道型薄膜晶體管。又使各薄膜晶體管的L/W為1000/20000nm，Loff區(qū)寬度為300nm，柵極絕緣膜厚度為20nm，源極區(qū)和漏極區(qū)(示為n+)的雜質(zhì)濃度為1×1020cm-3，Loff區(qū)的雜質(zhì)濃度為1×1018cm-3，p-的雜質(zhì)濃度為1×1018cm-3，以進(jìn)行I-V特性的模擬。
圖12A中，實線表示結(jié)構(gòu)A的I-V特性，虛線分別表示具有p-的結(jié)構(gòu)B和結(jié)構(gòu)C的I-V特性?？膳忻魍ㄟ^具有p-，使薄膜晶體管的閾值偏移到正方。還判明p-的寬度越大，結(jié)構(gòu)C比結(jié)構(gòu)B閾值偏移量越大。
圖13A、13B示出源極端具有p-的薄膜晶體管的I-V特性的模擬結(jié)果。圖13A設(shè)想圖13B所示的模型圖，并示出標(biāo)準(zhǔn)n溝道型薄膜晶體管和源極端設(shè)置第2p型雜質(zhì)區(qū)(后文示為p-)的n溝道型薄膜晶體管的I-V特性。
圖13B示出各薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)A與圖12B所示的標(biāo)準(zhǔn)n溝道型薄膜晶體管相同，結(jié)構(gòu)D是使p-的寬度為100nm的n溝道型薄膜晶體管，結(jié)構(gòu)E是使p-的寬度為300nm的n溝道型薄膜晶體管。各薄膜晶體管的L/W、Loff區(qū)寬度、柵極絕緣層的厚度、n+的濃度與圖12A、圖12B中用的值相同。
圖13A中，實線表示結(jié)構(gòu)A的I-V特性，虛線分別表示具有p-的結(jié)構(gòu)D和結(jié)構(gòu)E的I-V特性?？膳忻魍ㄟ^具有p-，使薄膜晶體管的閾值偏移到正方。還判明p-的寬度越大，結(jié)構(gòu)E比結(jié)構(gòu)D閾值偏移量越大。而且，截止電流(Icut)比標(biāo)準(zhǔn)n溝道晶體管的減小。截止電流(Icut)是指Id-Vg特性中，柵極電壓Vg為0V時的漏極電流Id的值。
上面那樣通過使用覆蓋柵極而且溝道形成區(qū)和源極區(qū)或漏極區(qū)的一方具有低濃度p型雜質(zhì)區(qū)的n溝道型薄膜晶體管，使閾值偏移，截止電流減小。以往需要高速運作的CPU、DRAM、圖像處理電路、音頻處理電路等中的薄膜晶體管為的短溝道結(jié)構(gòu)，但溝道長度短時，閾值降低，存在截止電流加大的問題。然而，本實施例的薄膜晶體管為短溝道結(jié)構(gòu)，卻能減小截止電流。在關(guān)鍵部位使用這種薄膜晶體管，能使整個半導(dǎo)體器件耗電減小。例如，在邏輯用的薄膜晶體管與電源之間連接這種薄膜晶體管，并使工作時為導(dǎo)通狀態(tài)，非工作時為阻斷狀態(tài)，從而能減小等待時的耗電?；蛘咴诓恍枰咚龠\作的組件中，通過用薄膜晶體管形成邏輯，可減小耗電。
用圖14A、圖14B和圖15A、圖15B說明具有低濃度n型雜質(zhì)區(qū)的p型薄膜晶體管的電流電壓(I-V)特性的模擬結(jié)果。圖14A設(shè)想圖14B所示的模型圖，并示出標(biāo)準(zhǔn)p溝道型薄膜晶體管和漏極端設(shè)置低濃度n型雜質(zhì)區(qū)(后文示為n-)的p溝道型薄膜晶體管的I-V特性。
圖14B示出各薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)F是具有Loff的標(biāo)準(zhǔn)p溝道型薄膜晶體管，結(jié)構(gòu)G是使n-的寬度為100nm的p溝道型薄膜晶體管，結(jié)構(gòu)H是使n-的寬度為300nm的p溝道型薄膜晶體管。將各薄膜晶體管的L/W取為1000/20000nm，Loff區(qū)寬度取為300nm，柵極絕緣層的厚度取為20nm，源極區(qū)和漏極區(qū)的雜質(zhì)濃度(示為n+)取為1×1020cm-3，以進(jìn)行I-V特性模擬。
圖14A中，實線表示結(jié)構(gòu)A的I-V特性，虛線分別表示具有p-的結(jié)構(gòu)G和結(jié)構(gòu)H的I-V特性?？膳忻魍ㄟ^具有n-，使薄膜晶體管的閾值偏移到負(fù)方。還判明n-的寬度越大，結(jié)構(gòu)H比結(jié)構(gòu)G閾值偏移量越大。
圖15A、15B示出源極端具有n-的p溝道薄膜晶體管的I-V特性的模擬結(jié)果。圖15A設(shè)想圖15B所示的模型圖，并示出標(biāo)準(zhǔn)p溝道型薄膜晶體管和源極端設(shè)置第2n型雜質(zhì)區(qū)(后文示為n-)的p溝道型薄膜晶體管的I-V特性。
圖15B示出各薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)G與圖15B所示的標(biāo)準(zhǔn)p溝道型薄膜晶體管相同，結(jié)構(gòu)I是使n-的寬度為100nm的p溝道型薄膜晶體管，結(jié)構(gòu)J是使n-的寬度為300nm的p溝道型薄膜晶體管。各薄膜晶體管的L/W、Loff區(qū)寬度、柵極絕緣層的厚度、p+的濃度與圖14A、圖14B中用的值相同。
圖15A中，實線表示結(jié)構(gòu)F的I-V特性，虛線分別表示具有n-的結(jié)構(gòu)I和結(jié)構(gòu)J的I-V特性。可判明通過具有n-，使薄膜晶體管的閾值偏移到負(fù)方。還判明n-的寬度越大，結(jié)構(gòu)J比結(jié)構(gòu)I閾值偏移量越大。而且，截止電流(Icut)比標(biāo)準(zhǔn)n溝道晶體管的減小。即，與n溝道型晶體管相同，能高速運作，而且能使耗電減小。
本實施方式能與實施方式1至3中的任一方自由組合。
實施方式5用圖16A～圖19B說明本發(fā)明實施方式。本實施方式示出具有實施方式3制作的薄膜晶體管的半導(dǎo)體器件中形成半導(dǎo)體非易失性存儲元件(后文示為存儲晶體管)的例子。因此，省略相同的部分或具有相同功能的部分的重復(fù)說明。
與實施方式3相同，襯底400上，作為基底膜，層疊基底膜401a、基底膜401b，并形成半導(dǎo)體層402、半導(dǎo)體層403、半導(dǎo)體層404、半導(dǎo)體層405。通過對激光照射非晶半導(dǎo)體膜使其晶化而形成的結(jié)晶半導(dǎo)體膜制作圖案，形成半導(dǎo)體層402、半導(dǎo)體層403、半導(dǎo)體層404、半導(dǎo)體層405。本實施方式將硅用作半導(dǎo)體層材料，并且對非晶硅膜照射激光，從而形成具有連續(xù)生長的晶粒的結(jié)晶硅膜。形成半導(dǎo)體層402、半導(dǎo)體層403、半導(dǎo)體層404、半導(dǎo)體層405，使后面形成的薄膜晶體管的溝道形成區(qū)與激光掃描方向平行。本實施方式中，作為激光，采用脈沖振蕩的激光振蕩頻率為80MHz的激光。通過形成沿激光掃描方向伸長的單晶晶粒，可形成幾乎不存在至少妨礙薄膜晶體管載流子移動的晶界的半導(dǎo)體膜。
在半導(dǎo)體層402、半導(dǎo)體層403、半導(dǎo)體層404、半導(dǎo)體層405和襯底400上，形成絕緣膜480、絕緣膜481、絕緣膜482、絕緣膜483，并且在這些膜上形成絕緣膜406。絕緣膜480、絕緣膜481、絕緣膜482、絕緣膜483及其上形成的絕緣膜406的疊層，其厚度為1nm～100nm，1nm～10nm較佳，2nm～5nm更好。絕緣膜480、絕緣膜481、絕緣膜482、絕緣膜483及其上形成的絕緣膜406后來在存儲晶體管中作為隧道氧化膜起作用，在薄膜晶體管中作為柵極絕緣層的一部分起作用。因此，絕緣膜480、絕緣膜481、絕緣膜482、絕緣膜483及其上形成的絕緣膜406的厚度越薄，隧道電流越容易流通，越能高速運作，因而較佳。絕緣膜480、絕緣膜481、絕緣膜482、絕緣膜483及其上形成的絕緣膜406的厚度越薄，越能在低壓下將電荷儲存到浮動?xùn)艠O。結(jié)果，能減小后來形成的半導(dǎo)體器件的耗電。
作為絕緣膜480、絕緣膜481、絕緣膜482、絕緣膜483的形成方法，可用GRTA法、LRTA法等將半導(dǎo)體區(qū)表面氧化，形成熱氧化膜，從而形成厚度薄的絕緣膜。除該方法外，還可用CVD法、涂敷法等形成這些膜。作為絕緣膜406，可用氧化硅膜、氮化硅膜、氧化氮化硅膜、氮化氧化硅膜。還可做成疊層結(jié)構(gòu)，從襯底400方依次層疊氧化硅膜、氮化硅膜或依次層疊氧化硅膜、氮化硅膜、氧化硅膜等。
本實施方式中，作為絕緣膜480、絕緣膜481、絕緣膜482、絕緣膜483，形成氧化硅膜；作為絕緣膜406，形成氮化硅膜。去除半導(dǎo)體層402、半導(dǎo)體層403、半導(dǎo)體層404、半導(dǎo)體層405的表面上形成的自然氧化膜后，在含羥基的臭氧水中暴露幾十秒至幾分鐘后，在半導(dǎo)體層402、半導(dǎo)體層403、半導(dǎo)體層404、半導(dǎo)體層405的表面形成氧化硅膜。然后，利用GRTA法使氧化硅膜進(jìn)一步致密化，從而形成厚度為1nm～2nm的絕緣膜480、絕緣膜481、絕緣膜482、絕緣膜483。利用此方法能在短時間用高溫進(jìn)行處理，因而能形成致密且厚度小的絕緣膜，而不使襯底伸縮。接著，在氧化硅膜上形成厚度1nm～5nm的氮化氧化硅膜，作為絕緣膜406。
在絕緣膜406上形成分散的導(dǎo)電粒子或半導(dǎo)體粒子(后文示為分散粒子)407(參考圖16A)。作為分散粒子的制作方法可用噴鍍法、等離子體CVD法、LPCVD法、蒸鍍法、液滴排出法等公知的方法。用等離子體CVD法、LPCVD法、蒸鍍法、液滴排出法等形成分散粒子時，可減小成膜時對絕緣膜406的碰撞，因而能抑制絕緣膜406產(chǎn)生缺陷。結(jié)果，能制作可靠性高的半導(dǎo)體器件。利用上述方法形成導(dǎo)電膜或半導(dǎo)體膜后，蝕刻成希望的形狀，從而能形成分散粒子。分散粒子的大小為0.1nm～10nm，最好是2nm～5nm。作為導(dǎo)電粒子的材料，可用金、銀、銅、鈀、白金、鈷、鎢、鎳等。作為半導(dǎo)體粒子的材料可用硅(Si)、鍺(Ge)或硅鍺合金。本實施方式中，這里，作為分散粒子407，利用等離子體CVD法形成硅微晶(參考圖16A)。
在分散粒子407和絕緣膜406上形成絕緣膜。作為絕緣膜，利用等離子體CVD法形成厚度10nm~20nm的氮化硅膜或氮化氧化硅膜。
接著，后來成為存儲晶體管的半導(dǎo)體層402的分散粒子407上形成掩模。
用掩模蝕刻一部分的分散粒子407，形成具有浮動?xùn)艠O410的絕緣層408。作為去除絕緣層和分散粒子407的方法，可用干蝕刻法、濕蝕刻法等公知方法。本實施方式中，利用干蝕刻去除絕緣膜，使分散粒子407露出。形成分散粒子407的絕緣膜406的厚度薄時使用干蝕刻，則有可能由于等離子體碰撞而絕緣膜406產(chǎn)生缺陷。因此，最好用濕蝕刻進(jìn)行去除。這里，由使用NMD3溶液(含0.2％~0.5％四甲基銨氫氧化物的水溶液)等的濕蝕刻去除作為分散粒子的硅微晶。
用分散的粒子形成浮動?xùn)艠O。因此，作為隧道氧化膜起作用的絕緣膜406存在缺陷時。能避免浮動電極儲存的電荷全部從缺陷流出到半導(dǎo)體區(qū)。結(jié)果，能形成可靠性高的半導(dǎo)體存儲晶體管。
接著，去除掩模后，在具有浮動?xùn)艠O410的絕緣層408和絕緣膜406上形成絕緣膜409(參考圖16B)。絕緣膜409為1nm~100nm，10nm~70nm較佳，10nm~30nm更好。絕緣膜409在存儲晶體管中，需要保持與浮動?xùn)艠O410和后來形成的柵極層之間的絕緣。因此，最好膜厚取為它們之間泄漏電流不增加的程度。與絕緣膜406相同，絕緣膜409也能用氧化硅膜、氮化硅膜、氧化氮化硅膜、氮化氧化硅膜形成。也可取為疊層結(jié)構(gòu)，從襯底400方依次層疊氧化硅膜、氮化硅膜或依次層疊氧化硅膜、氮化硅膜、氧化硅膜。形成氧化硅膜，使其連接半導(dǎo)體層時，最好降低柵極絕緣膜與半導(dǎo)體區(qū)的界面能級。這里，作為絕緣層409，用厚度10nm的氧化硅膜和厚度20nm的氮化硅膜的疊層結(jié)構(gòu)形成。
然后，形成絕緣膜409后，可形成分散粒子和覆蓋該粒子的掩模圖案，以形成第2浮動?xùn)艠O。進(jìn)而，可重復(fù)同樣的工序，以形成多層疊置的浮動電極。
在絕緣膜409上，作為導(dǎo)電膜，用W形成。本實施方式中，將W用作柵極層。將導(dǎo)電膜蝕刻成細(xì)線，以形成柵極層411、柵極層412、柵極層413、柵極層414(參考圖16C)。形成抗蝕劑組成的掩模461，使其覆蓋半導(dǎo)體層402、半導(dǎo)體層403、半導(dǎo)體層404。
用圖1A、圖1B所示的摻雜裝置，以柵極層414為掩模對半導(dǎo)體層405往半導(dǎo)體層表面傾斜地添加授予p型的雜質(zhì)元素451，形成第1p型雜質(zhì)區(qū)415a、第1p型雜質(zhì)區(qū)415b(參考圖16D)。圖16D中，為了簡化，示出襯底為水平的圖，但實際上使襯底傾斜地往單向移動，以進(jìn)行摻雜。授予p型的雜質(zhì)元素451由于傾斜狀摻雜，在柵極層414覆蓋的半導(dǎo)體層405上也形成第1p型雜質(zhì)區(qū)415b。另一方面，柵極層414成為掩模，遮擋授予p型的雜質(zhì)元素451，因而形成柵極層414的下方的半導(dǎo)體層405上不形成第1p型雜質(zhì)區(qū)415a。這里，第1p型雜質(zhì)區(qū)415a、第1雜質(zhì)區(qū)415b中添加成以5×1017～5×1018/cm3的濃度包含授予p型的雜質(zhì)元素。也可添加成以5×1016～1×1017/cm3的濃度包含授予p型的雜質(zhì)元素。本實施方式將硼(B)用作授予p型的雜質(zhì)元素。
接著，去除掩模461，形成覆蓋半導(dǎo)體層403的由抗蝕劑組成的掩模462。掩?？芍匦滦纬?，也可通過加工掩模461而形成。將柵極層411、柵極層413、柵極層414作為掩模，對半導(dǎo)體層402、半導(dǎo)體層404、半導(dǎo)體層405垂直半導(dǎo)體層表面地添加授予n型的雜質(zhì)元素，從而形成第1n型雜質(zhì)區(qū)416a、第1n型雜質(zhì)區(qū)416b、第1n型雜質(zhì)區(qū)417a、第1n型雜質(zhì)區(qū)417b、第1n型雜質(zhì)區(qū)418a、第1n型雜質(zhì)區(qū)418b(參考圖17A)。第1p型雜質(zhì)區(qū)415a、第1p型雜質(zhì)區(qū)415b中，由于添加授予p型的雜質(zhì)元素，添加授予n型的雜質(zhì)元素，使其翻轉(zhuǎn)成n型雜質(zhì)區(qū)。第1n型雜質(zhì)區(qū)416a、第1n型雜質(zhì)區(qū)416b、第1n型雜質(zhì)區(qū)417a、第1n型雜質(zhì)區(qū)417b、第1n型雜質(zhì)區(qū)418a、第1n型雜質(zhì)區(qū)418b形成通常以1×1017～5×1018/cm3的濃度包含授予p型的雜質(zhì)元素。本實施方式將磷(P)用作授予n型的雜質(zhì)元素。授予n型的雜質(zhì)元素452由于垂直狀添加，受柵極層411、柵極層413、柵極層414遮擋，不添加到被柵極層411、柵極層413、柵極層414覆蓋的半導(dǎo)體層402、半導(dǎo)體層404、半導(dǎo)體層405中。因此，柵極層414下方的半導(dǎo)體層中形成的第1p型雜質(zhì)區(qū)的一部分殘留，成為第2p型雜質(zhì)區(qū)435。第2p型雜質(zhì)區(qū)435形成Lov區(qū)。
利用蝕刻等去除掩模462，形成覆蓋半導(dǎo)體層402、半導(dǎo)體層404、半導(dǎo)體層405的掩模463a、掩模463b。將掩模463a、掩模463b和柵極層412作為掩模，對半導(dǎo)體層403以垂直于半導(dǎo)體層403的表面的方向添加授予p型的雜質(zhì)元素453，以形成第3p型雜質(zhì)區(qū)420a、第3p型雜質(zhì)區(qū)420b(參考圖17B)。這里，第3p型雜質(zhì)區(qū)420a、第3p型雜質(zhì)區(qū)420b中添加成以1×1020～5×1021/cm3的濃度包含授予p型的雜質(zhì)元素。本實施方式將硼(P)用作授予p型的雜質(zhì)元素。
利用蝕刻第去除掩模463a、掩模463b后，在絕緣膜409、柵極層411、柵極層412、柵極層413和柵極層414上形成絕緣層，并進(jìn)行異向蝕刻，從而在柵極層411、柵極層412、柵極層413和柵極層414的側(cè)面形成側(cè)壁421、側(cè)壁422、側(cè)壁423、側(cè)壁424(參考圖17C)。本實施方式將氧化硅用作形成側(cè)壁的絕緣層。形成側(cè)壁421、側(cè)壁422、側(cè)壁423、側(cè)壁424時，可形成柵極層411、柵極層412、柵極層413和柵極層414上殘留絕緣層，或在柵極層上形成保護(hù)層。
形成覆蓋半導(dǎo)體層403的由抗蝕劑組成的掩模464。將側(cè)壁421、側(cè)壁422、側(cè)壁423、側(cè)壁424、柵極層411、柵極層412、柵極層413和柵極層414作為掩模，對半導(dǎo)體層402、半導(dǎo)體層404、半導(dǎo)體層405垂直于半導(dǎo)體層的面地添加授予n型的雜質(zhì)元素454，形成第2n型雜質(zhì)區(qū)425a、第2n型雜質(zhì)區(qū)425b、第2n型雜質(zhì)區(qū)428a、第2n型雜質(zhì)區(qū)428b、第2n型雜質(zhì)區(qū)431a、第2n型雜質(zhì)區(qū)431b(參考圖18A)。用側(cè)壁覆蓋的半導(dǎo)體層中，由于不添加授予n型的雜質(zhì)元素454，成為低濃度雜質(zhì)區(qū)的第3n型雜質(zhì)區(qū)426a、第3n型雜質(zhì)區(qū)426b、第3n型雜質(zhì)區(qū)429a、第3n型雜質(zhì)區(qū)429b、第3n型雜質(zhì)區(qū)432a、第3n型雜質(zhì)區(qū)432b。第2n型雜質(zhì)區(qū)425a、第2n型雜質(zhì)區(qū)425b、第2n型雜質(zhì)區(qū)428a、第2n型雜質(zhì)區(qū)428b、第2n型雜質(zhì)區(qū)431a、第2n型雜質(zhì)區(qū)431b是高濃度雜質(zhì)區(qū)，因而作為源極區(qū)或漏極區(qū)起作用。第2n型雜質(zhì)區(qū)425a、第2n型雜質(zhì)區(qū)425b、第2n型雜質(zhì)區(qū)428a、第2n型雜質(zhì)區(qū)428b、第2n型雜質(zhì)區(qū)431a、第2n型雜質(zhì)區(qū)431b中添加成以1×1019～5×1020/cm3的濃度包含授予n型的雜質(zhì)元素。本實施方式將硼(P)用作授予n型的雜質(zhì)元素。
用不受柵極層411、柵極層413、柵極層414覆蓋的Loff區(qū)形成低濃度雜質(zhì)區(qū)的第3n型雜質(zhì)區(qū)426a、第3n型雜質(zhì)區(qū)426b、第3n型雜質(zhì)區(qū)429a、第3n型雜質(zhì)區(qū)429b、第3n型雜質(zhì)區(qū)432a、第3n型雜質(zhì)區(qū)432b，因而漏極附近的電場緩和，具有防止熱載流子注入造成的劣化、同時還使截止電流減小的效果。因而，可制作可靠性高且耗電小的半導(dǎo)體器件。又，半導(dǎo)體層402、半導(dǎo)體層404、半導(dǎo)體層405上還形成溝道形成區(qū)427、溝道形成區(qū)430、溝道形成區(qū)434。
形成覆蓋半導(dǎo)體層402、半導(dǎo)體層404、半導(dǎo)體層405的由抗蝕劑做成的掩模465a、掩模465b。將掩模465a、掩模465b、側(cè)壁422和柵極層412作為掩模，對半導(dǎo)體層403以垂直于半導(dǎo)體層的表面的方向添加授予p型的雜質(zhì)元素455，形成第4p型雜質(zhì)區(qū)436a、第4p型雜質(zhì)區(qū)436b、第5p型雜質(zhì)區(qū)437a、第5p型雜質(zhì)區(qū)437b(參考圖18B)。這里，第4p型雜質(zhì)區(qū)436a、第4p型雜質(zhì)區(qū)436b中添加成以1×1020～5×1021/cm3的濃度包含授予p型的雜質(zhì)元素。第5p型雜質(zhì)區(qū)437a、第5p型雜質(zhì)區(qū)437b中添加成以5×1018～5×1019/cm3的濃度包含授予p型的雜質(zhì)元素。本實施方式將硼(P)用作授予p型的雜質(zhì)元素。還在半導(dǎo)體層403上形成溝道形成區(qū)438。
第4p型雜質(zhì)區(qū)436a、第4p型雜質(zhì)區(qū)436b是高濃度雜質(zhì)區(qū)，作為源極區(qū)或漏極區(qū)起作用。第5p型雜質(zhì)區(qū)437a、第5p型雜質(zhì)區(qū)437b是低濃度雜質(zhì)區(qū)，形成在不受柵極層覆蓋的Loff區(qū)。第5p型雜質(zhì)區(qū)437a、第5p型雜質(zhì)區(qū)437b由于不受柵極層覆蓋，漏極附近的電場緩和，具有防止熱載流子注入造成的劣化、同時還使截止電流減小的效果。因而，可制作可靠性高且耗電小的半導(dǎo)體器件。
進(jìn)行激活雜質(zhì)元素用的加熱處理或激光照射等，以適當(dāng)形成氫化用的絕緣膜443。利用加熱處理進(jìn)行氫化，以形成絕緣膜446?？稍谕还ば蜻M(jìn)行激活雜質(zhì)元素用的加熱處理和氫化用的加熱處理，從而能使工序簡化。本實施方式中，作為絕緣層446，連續(xù)形成氮化氧化硅膜和氧化氮化硅膜，做成疊層結(jié)構(gòu)。
在絕緣層446、絕緣膜443、絕緣層406、絕緣膜409、絕緣膜480、絕緣膜481、絕緣膜482、絕緣膜483上形成到達(dá)源極區(qū)和漏極區(qū)的開口部(接觸孔)。在開口部形成連接源極區(qū)或漏極區(qū)的源極層或漏極層440a、源極層或漏極層440b、源極層或漏極層441a、源極層或漏極層441b、源極層或漏極層442a、源極層或漏極層442b、源極層或漏極層439a、源極層或漏極層439b(參考圖19A)。本實施方式中，將依次層疊Al、Ti、Al的疊層用作源極層或漏極層。
如圖19B所示，結(jié)構(gòu)上可做成源極層或漏極層上形成具有到達(dá)源極層或漏極層的開口部的絕緣層444，并且在開口部形成布線層445。本實施方式中，將含聚合物的絕緣層用作絕緣層444，將Al與Ti依次層疊，用作布線層445。
能形成在同一襯底上具有存儲晶體管470、p溝道型薄膜晶體管471、n溝道型薄膜晶體管472、含低濃度p型雜質(zhì)區(qū)的n溝道薄膜晶體管473。本實施方式的半導(dǎo)體器件的存儲晶體管和薄膜晶體管由于形成在溝道方向幾乎不存在晶界的半導(dǎo)體區(qū)，可高速運作。又由于具有含低濃度p型雜質(zhì)區(qū)的n溝道薄膜晶體管，可形成能高速運作且減小耗電的ID片等半導(dǎo)體器件。
本實施方式中制作的p溝道型薄膜晶體管471、n溝道型薄膜晶體管472、含低濃度p型雜質(zhì)區(qū)的n溝道薄膜晶體管473將各半導(dǎo)體層表面形成的絕緣膜481、絕緣膜482、絕緣膜483及其上形成的絕緣膜406和絕緣膜409組成的疊層用作柵極絕緣層。因此，耐壓性高，能做成具有高耐壓性的薄膜晶體管。又，去除絕緣膜409，使柵極絕緣層成為絕緣膜481、絕緣膜482、絕緣膜483及其上形成的絕緣膜406的疊層時，可做成能高速運作的薄膜晶體管。這樣，可根據(jù)要求的功能制作具有能適應(yīng)該功能的特性的薄膜晶體管，并制作半導(dǎo)體器件。
利用本發(fā)明，能形成具有授予不同導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的雜質(zhì)區(qū)，因而可進(jìn)行薄膜晶體管微細(xì)特性控制。這樣，能用簡單的工序形成具有所要求的功能的薄膜晶體管，并能以低成本制作可靠性和電特性高的半導(dǎo)體器件。即，可在同一襯底上形成CPU、DRAM、圖像處理電路、音頻處理電路等重視高速運作的功能電路等、以及緩存電路、移位寄存器電路、電平移動器電路和取樣電路等重視高耐壓特性的驅(qū)動電路等。因此，能在同一襯底上制作具有系統(tǒng)LSI等各種功能和結(jié)構(gòu)的元件的半導(dǎo)體器件。
本實施方式能分別與實施方式1至4組合使用。
實施方式6能用使用本發(fā)明的摻雜裝置的半導(dǎo)體器件制造方法形成的一種半導(dǎo)體器件有ID片。ID片是可用無線收發(fā)標(biāo)識信息等數(shù)據(jù)的半導(dǎo)體器件，已在各種領(lǐng)域付諸實用。ID片也稱為RFID(Radio frequency identification射頻標(biāo)識)片、IC標(biāo)識片。采用玻璃襯底的ID片可稱為IDG片(IdentificationGlass Chip玻璃標(biāo)識片)，采用具有柔性的襯底的ID片可稱為IDF片(Identification Flexible Chip柔性標(biāo)識片)，均能用本發(fā)明。
圖20A以立體圖示出作為一種半導(dǎo)體器件的I D片的一種形態(tài)。1101相當(dāng)于集成電路，1102相當(dāng)于天線，并且天線1102連接集成電路1101。1103相當(dāng)于也作為蓋件起作用的支持體，1104相當(dāng)于蓋件。在支持體1103上形成集成電路1101和天線1102，蓋件1104與支持體1103疊合成覆蓋集成電路1101和天線1102。蓋件1104未必需要使用，但通過用蓋件1104覆蓋集成電路1101和天線1102，可提高ID片的機(jī)械強(qiáng)度。
圖20B以立體圖示出作為一種半導(dǎo)體器件的IC卡的一種形態(tài)。1105相當(dāng)于集成電路，1106相當(dāng)于天線，并且天線1106連接集成電路1105。1108相當(dāng)于作為插入片起作用的襯底，1109相當(dāng)于蓋件。在襯底1108上形成集成電路1105和天線1106，襯底1108被夾在2塊蓋件1107與1109之間。IC卡可具有連接集成電路1105的顯示單元。
本實施方式中，示出在不同的蓋件上接合具有集成電路和形成在集成電路的層間絕緣膜上的天線的疊層體，但不限于此，也可用接合件固定已形成天線的蓋件和集成電路。這時，通過用異向性導(dǎo)電接合劑或異向性導(dǎo)電膜，并進(jìn)行UV處理或超聲波處理，使集成電路與天線連接，但本發(fā)明不受此法制約，可用各種方法。
支持體1103、蓋件1104可用塑料、有機(jī)樹脂、紙、纖維、炭精等具有柔性的材料。通過蓋件采用生分解性樹脂，使其分解成細(xì)菌，還原到土壤中。本實施方式的集成電路用硅、鋁、氧、氮等形成，因而可形成無公害的ID片。又通過蓋件采用紙、纖維、炭精等燒除無公害的材料，使用完的ID片可燒除或裁斷。采用這些材料的ID片即使燒除也不產(chǎn)生有毒氣體，因而無公害。
夾在支持體1103與蓋件1104之間的集成電路1101可形成具有等于或小于5μm(最好為1μm~3μm)的厚度。設(shè)支持體1103與蓋件1104疊合時的厚度為d，則支持體1103和蓋件1104的厚度以d/2±30μm為佳，d/2±10μm更好。支持體1103、蓋件1104的厚度最好是10μm~200μm。集成電路1101的面積等于或小于5mm見方(25mm2)，最好具有0.3mm見方～4mm見方(0.09mm2～16mm2)的面積。
支持體1103、蓋件1104用有機(jī)樹脂材料形成，因而具有抗折彎特性。由剝離工序形成的集成電路1101本身與單晶半導(dǎo)體相比，具有抗折彎特性。又由于使集成電路1101、支持體1103和蓋件1104能緊貼得無間隙，做完的ID片本身具有抗折彎特性。這種用支持體1103、蓋件1104包圍的集成電路1101可配置在其他個體物的表面或內(nèi)部，也可嵌入紙中。
本實施方式中，示出在不同的蓋件接合具有集成電路和形成在集成電路的層間絕緣膜上的天線的疊層體的例子，但不限于此，也可用接合件固定已形成天線的蓋件和集成電路。這時，通過用異向性導(dǎo)電接合劑或異向性導(dǎo)電膜，并進(jìn)行UV處理或超聲波處理，使集成電路與天線連接，但本發(fā)明不受此法制約，可用各種方法。天線也未必需要與ID片規(guī)模相同，可較大，也可較小，可適當(dāng)設(shè)定。信號的收發(fā)可用無線等的電磁波、光等。
本實施方式能與上述實施方式1至5中的任一方自由組合。
實施方式7本實施方式中，用圖21說明作為半導(dǎo)體器件的典型例的CPU等處理器的一塊芯片的框圖。
首先，將操作碼輸入到數(shù)據(jù)總線接口1001時，解析電路1003(也稱為指令譯碼器)中解讀該碼，并將信號輸入到控制信號產(chǎn)生電路1004(CPU定時控制部)。輸入信號時，從控制信號產(chǎn)生電路1004將控制信號輸出到運算電路(后文示為ALU)和存儲電路1010(后文示為寄存器)。
控制信號產(chǎn)生電路1004中包含控制ALU1009的ALU控制器1005(后文示為ACON)、控制寄存器1010的電路1006(后文示為RCON)、控制定時的定時控制器1007(后文示為TCON)和控制中斷的中斷控制器1008(后文示為ICON)。
另一方面，將操作數(shù)輸入到數(shù)據(jù)總線接口1001時，使其輸出到ALU1009和寄存器1010。于是，進(jìn)行基于從控制信號產(chǎn)生電路1004輸入的控制信號的處理(例如存儲器讀循環(huán)、存儲器寫循環(huán)或I/O讀循環(huán)、I/O寫循環(huán)等)。
寄存器1010由通用寄存器、堆棧指示字(SP)、程序計數(shù)器(PC)等構(gòu)成。
地址控制器1011(后文示為ADRC)輸出16位的地址。
本實施方式所示的處理器的組成是一個例子，不限于此。因此，可用本實施方式所示組成以外的公知處理器的組成。
本實施方式能分別與實施方式1至6組合使用。
實施方式8這里，用圖22說明作為半導(dǎo)體器件的一個例子的系統(tǒng)LSI中應(yīng)用的情況。
系統(tǒng)LSI是構(gòu)成編入設(shè)想特定用途的裝置內(nèi)部以進(jìn)行裝置控制和數(shù)據(jù)處理的系統(tǒng)的LSI。用途涉及多方面，例如可列舉便攜電話、PDA、DSC、電視機(jī)、打印機(jī)、傳真機(jī)、游戲機(jī)、汽車向?qū)?、DVD播放器等。
圖22所示為一例系統(tǒng)LSI。系統(tǒng)LSI一般通常由CPU1601、非易失性存儲器(示為NVM)1604、時鐘控制器1603、主存儲器1602、存儲控制器1605、中斷控制器1606、I/O端口1607等構(gòu)成。當(dāng)然，圖22所示的系統(tǒng)LSI是一個簡化的例子，實際的系統(tǒng)LSI可根據(jù)其用途進(jìn)行多種多樣的電路設(shè)計。
NVM1604能用實施方式5制作的存儲晶體管。
作為構(gòu)成CPU核心1601、時鐘控制器1603、主存儲器1602、存儲控制器1605、中斷控制器1606、I/O端口1607的晶體管，可用利用本發(fā)明制作的、能高速工作的晶體管。這樣，能在同一襯底上制作各種電路。
本實施方式能分別與實施方式1至7組合使用。
實施方式9本實施方式用圖23A~圖26說明部分工序與實施方式3不同的例子。
與實施例相同，襯底300上，作為基底膜，層疊基底膜301a、基底膜301b，并形成半導(dǎo)體層302、半導(dǎo)體層303、半導(dǎo)體層304、半導(dǎo)體層370。通過利用激光照射非晶半導(dǎo)體膜，使其晶化，并對晶化的半導(dǎo)體膜制作圖案，形成半導(dǎo)體層302、半導(dǎo)體層303、半導(dǎo)體層304、半導(dǎo)體層370。本實施方式中，將硅用作半導(dǎo)體層的材料，并對非晶硅膜照射激光，從而形成具有連續(xù)生長的晶粒的結(jié)晶硅膜。半導(dǎo)體層302、半導(dǎo)體層303、半導(dǎo)體層304、半導(dǎo)體層370形成后來形成的薄膜晶體管的溝道形成區(qū)，使其與激光掃描方向平行。
半導(dǎo)體層302、半導(dǎo)體層303、半導(dǎo)體層304、半導(dǎo)體層370形成柵極絕緣層395，并形成第1導(dǎo)電膜396和第2導(dǎo)電膜397(參考圖23A)。本實施方式中，利用GRTA(Gas Rapid Thermal Anneal氣體快速熱處理)法，在半導(dǎo)體層302、半導(dǎo)體層303、半導(dǎo)體層304、半導(dǎo)體層370上形成厚度2nm~5nm的薄氧化硅膜，作為第1層絕緣膜，并且在第1層絕緣膜上將氮化硅膜、氧化硅膜、氮化硅膜依次疊成3層，用作柵極絕緣膜395。借助噴鍍法，分別用TaN和W各自形成為第1導(dǎo)電膜396、第2導(dǎo)電膜397。
將第1導(dǎo)電膜396和第2導(dǎo)電膜397蝕刻成細(xì)線，以形成第1柵極層305、第1柵極層306、第1柵極層307和第1柵極層371、第2柵極層380、第2柵極層381、第2柵極層382、第2柵極層379。分別疊置抗蝕劑組成的掩模361，使其覆蓋半導(dǎo)體層302、半導(dǎo)體層303，以形成柵極層。
將第1柵極層307、第2柵極層382、第1柵極層371和第2柵極層379作為掩模，用圖1A、圖1B的摻雜裝置以傾斜方式注入授予p型的雜質(zhì)元素351。對半導(dǎo)體層304、半導(dǎo)體層370往半導(dǎo)體層表面傾斜地添加雜質(zhì)，從而形成第1p型雜質(zhì)區(qū)308a、第1p型雜質(zhì)區(qū)308b、第1p型雜質(zhì)區(qū)385a、第1p型雜質(zhì)區(qū)385b(參考圖23B)。圖23B中，為了簡化，示出使襯底為水平的圖，但實際上使襯底傾斜并往單向移動，以進(jìn)行摻雜。授予p型的雜質(zhì)元素351由于傾斜地?fù)饺?，在用?柵極層307、第1柵極層371覆蓋的半導(dǎo)體層304、半導(dǎo)體層370上也形成第1p型雜質(zhì)區(qū)308b和第1p型雜質(zhì)區(qū)385b。另一方面，第1柵極層307、第1柵極層371成為掩模，遮擋授予p型的雜質(zhì)元素351，因而形成第1柵極307、第1柵極層371的下方的半導(dǎo)體層304、半導(dǎo)體層370上不形成第1p型雜質(zhì)區(qū)308a、第1p型雜質(zhì)區(qū)385a。這里，第1p型雜質(zhì)區(qū)308a、第1p型雜質(zhì)區(qū)308b、第1p型雜質(zhì)區(qū)385a、第1p型雜質(zhì)區(qū)385b中添加成以5×1017～5×1018/cm3的濃度包含授予p型的雜質(zhì)元素。也可添加成以5×1016～1×1017/cm3的濃度包含授予p型的雜質(zhì)元素。本實施方式將硼(B)用作授予p型的雜質(zhì)元素。
本實施方式在后來形成的具有半導(dǎo)體層304的薄膜晶體管中，將形成第1p型雜質(zhì)區(qū)308a的區(qū)域當(dāng)作漏極區(qū)；在具有半導(dǎo)體層370的薄膜晶體管中，將形成第1p型雜質(zhì)區(qū)385b的區(qū)域當(dāng)作源極區(qū)。將半導(dǎo)體層的溝道形成區(qū)排列成與激光掃描方向平行，而且將柵極層作為掩模，從單方向傾斜地添加雜質(zhì)元素，從而可僅在源極區(qū)或柵極區(qū)單方形成與該薄膜晶體管的導(dǎo)電性不同的一種導(dǎo)電性的雜質(zhì)區(qū)。利用本發(fā)明，可在同一工序形成在源極區(qū)具有該不同的一種導(dǎo)電性的雜質(zhì)區(qū)的薄膜晶體管和漏極區(qū)具有不同的一種導(dǎo)電性的雜質(zhì)區(qū)的薄膜晶體管兩者?？筛鶕?jù)連接的布線等自由設(shè)計將哪一個晶體管設(shè)定為源極區(qū)、漏極區(qū)。本發(fā)明能充分適應(yīng)這種電路。于是，可控制更為微細(xì)的薄膜晶體管特性，能制作多種薄膜晶體管，因而能高可靠性地制作需要多個具有不同功能的電路的高精度半導(dǎo)體器件。
接著，去除掩模361，形成覆蓋半導(dǎo)體層302的由抗蝕劑組成的掩模362。掩模362可重新形成，也可通過加工掩模361而形成。將第1柵極層306、第1柵極層307、第1柵極層371作為掩模，對半導(dǎo)體層303、半導(dǎo)體層304、半導(dǎo)體層370以垂直于半導(dǎo)體層表面的方式添加授予n型的雜質(zhì)元素，以形成第1n型雜質(zhì)區(qū)309a、第1n型雜質(zhì)區(qū)309b、第1n型雜質(zhì)區(qū)310a、第1n型雜質(zhì)區(qū)310b、第1n型雜質(zhì)區(qū)372a、第1n型雜質(zhì)區(qū)372b(參考圖23C)。第1p型雜質(zhì)區(qū)308a、第1p型雜質(zhì)區(qū)308b、第1p型雜質(zhì)區(qū)385a、第1p型雜質(zhì)區(qū)385b中，由于添加授予p型的雜質(zhì)元素，添加授予n雜質(zhì)元素，使其翻轉(zhuǎn)為n型雜質(zhì)區(qū)。第1n型雜質(zhì)區(qū)309a、第1n型雜質(zhì)區(qū)309b、第1n型雜質(zhì)區(qū)310a、第1n型雜質(zhì)區(qū)310b、第1n型雜質(zhì)區(qū)372a、第1n型雜質(zhì)區(qū)372b形成通常以1×1017～5×1018/cm3的濃度包含授予n型的雜質(zhì)元素。本實施方式將磷(P)用作授予n型的雜質(zhì)元素。由于垂直添加授予n型的雜質(zhì)元素352，受第1柵極層306、第1柵極層307、第1柵極層371遮擋，被第1柵極層306、第1柵極層307、第1柵極層371覆蓋的半導(dǎo)體層303、半導(dǎo)體層304、半導(dǎo)體層370的區(qū)域不添加該雜質(zhì)元素。因此，第1柵極層307、第1柵極層371下面的半導(dǎo)體層中形成的部分第1p型雜質(zhì)區(qū)殘留，成為第2p型雜質(zhì)區(qū)324、第2p型雜質(zhì)區(qū)377。第2p型雜質(zhì)區(qū)324和第2p雜質(zhì)區(qū)377分別在漏極方和源極方形成為Lov。
利用蝕刻等去除掩模362，形成覆蓋半導(dǎo)體層303、半導(dǎo)體層304、半導(dǎo)體層370的由抗蝕劑組成的掩模364。將掩模364和第1柵極層305作為掩模，對半導(dǎo)體層302在與半導(dǎo)體層302的表面垂直的方向添加授予p型的雜質(zhì)元素354，形成第3p型雜質(zhì)區(qū)316a、第3p型雜質(zhì)區(qū)316b(參考圖24A)。這里，第3p型雜質(zhì)區(qū)316a、第3p型雜質(zhì)區(qū)316b中添加成以5×1018～5×1019/cm3的濃度包含授予p型的雜質(zhì)元素。本實施方式將硼(B)用作授予p型的雜質(zhì)元素。
利用蝕刻等去除掩模364，在柵極絕緣層395、第1柵極層305、第1柵極層306、第1柵極層307、第1柵極層371、第2柵極層380、第2柵極層381、第2柵極層382和第2柵極層379上形成絕緣層。對絕緣層進(jìn)行異向性蝕刻，在第1柵極層305、第2柵極層380、第1柵極層307、第2柵極層382、第1柵極層372和第2柵極層382的側(cè)面形成側(cè)壁311、側(cè)壁312、側(cè)壁313、側(cè)壁373。本實施方式將氧化硅用作形成側(cè)壁的絕緣層。形成側(cè)壁311、側(cè)壁312、側(cè)壁313和側(cè)壁373時，將半導(dǎo)體層303、半導(dǎo)體層304和半導(dǎo)體層370作為蝕刻阻擋層進(jìn)行蝕刻，使半導(dǎo)體層303、半導(dǎo)體層304和半導(dǎo)體層370露出，從而形成絕緣層721、絕緣層722、絕緣層723和絕緣層724。
本實施方式中，蝕刻絕緣層時，形成側(cè)壁311、側(cè)壁312、側(cè)壁313和側(cè)壁373，使其為殘留在第1柵極層305、第1柵極層306、第1柵極層307和第1柵極層370上的形狀(參考圖24B)?？蓪⒔^緣層蝕刻到第1柵極層305、第1柵極層306、第1柵極層307和第1柵極層370露出為止，從而形成側(cè)壁，然后分別在第1柵極層305、第1柵極層306、第1柵極層307和第1柵極層370上形成保護(hù)膜。這樣，通過保護(hù)第1柵極層305、第1柵極層306、第1柵極層307和第1柵極層370，能防止進(jìn)行蝕刻加工時，第1柵極層305、第1柵極層306、第1柵極層307和第1柵極層370減膜。
形成覆蓋半導(dǎo)體層302的由抗蝕劑組成的掩模363。將側(cè)壁312、側(cè)壁313、側(cè)壁373、第1柵極層305、第1柵極層306、第1柵極層307、第1柵極層371作為掩模，對半導(dǎo)體層303、半導(dǎo)體層304、半導(dǎo)體層370以垂直于半導(dǎo)體層表面的方式添加授予n型的雜質(zhì)元素353，形成第2n型雜質(zhì)區(qū)314a、第2n型雜質(zhì)區(qū)314b、第2n型雜質(zhì)區(qū)315a、第2n型雜質(zhì)區(qū)315b、第2n型雜質(zhì)區(qū)374a、第2n型雜質(zhì)區(qū)374b(參考圖24C)。由于用側(cè)壁覆蓋的半導(dǎo)體層中不添加授予n型的雜質(zhì)元素353，成為低濃度n型區(qū)的第3n型雜質(zhì)區(qū)320a、第3n型雜質(zhì)區(qū)320b、第3n型雜質(zhì)區(qū)322a、第3n型雜質(zhì)區(qū)322b、第3n型雜質(zhì)區(qū)375a、第3n型雜質(zhì)區(qū)375b。半導(dǎo)體層303、半導(dǎo)體層304、半導(dǎo)體層370上形成溝道形成區(qū)321、溝道形成區(qū)323、溝道形成區(qū)376。第2n型雜質(zhì)區(qū)314a、第2n型雜質(zhì)區(qū)314b、第2n型雜質(zhì)區(qū)315a、第2n型雜質(zhì)區(qū)315b、第2n型雜質(zhì)區(qū)374a、第2n型雜質(zhì)區(qū)374b是高濃度雜質(zhì)區(qū)，因而作為源極區(qū)或漏極區(qū)起作用。本實施方式中，將形成第2p型雜質(zhì)區(qū)324方(即第2n型雜質(zhì)區(qū)315b)做成漏極區(qū)，將形成第2p型雜質(zhì)區(qū)377方(即第2n型雜質(zhì)區(qū)374b)做成源極區(qū)。因此，第2n型雜質(zhì)區(qū)315a作為源極區(qū)起作用，第2n型雜質(zhì)區(qū)374a作為漏極區(qū)起作用。第2n型雜質(zhì)區(qū)314a、第2n型雜質(zhì)區(qū)314b、第2n型雜質(zhì)區(qū)315a、第2n型雜質(zhì)區(qū)315b中添加成以5×1019～5×1020/cm3的濃度包含授予n型的雜質(zhì)元素。本實施方式將磷(P)用作授予n型的雜質(zhì)元素。
另一方面，由于低濃度雜質(zhì)區(qū)的第3n型雜質(zhì)區(qū)320a、第3n型雜質(zhì)區(qū)320b、第3n型雜質(zhì)區(qū)322a、第3n型雜質(zhì)區(qū)322b、第3n型雜質(zhì)區(qū)375a、第3n型雜質(zhì)區(qū)375b是不受第1柵極層和第2柵極層覆蓋的Loff區(qū)，使漏極附近的電場緩和，具有防止熱載流子注入造成的劣化、同時還減小截止電流的效果。因而，可制作能高速運作且可靠性高、耗電低的半導(dǎo)體器件。
形成覆蓋半導(dǎo)體層303、半導(dǎo)體層304、半導(dǎo)體層370的由抗蝕劑組成的掩模365。掩模365可不去除掩模364，將其原樣使用；也可通過加工掩模364而形成；當(dāng)然也可重新形成。將掩模365和第1柵極層305作為掩模，對半導(dǎo)體層302在與半導(dǎo)體層302的表面垂直的方向添加授予p型的雜質(zhì)元素355，以形成第4p型雜質(zhì)區(qū)317a、第4p型雜質(zhì)區(qū)317b、第5p型雜質(zhì)區(qū)318a、第5p型雜質(zhì)區(qū)318b(參考圖25A)。第4p型雜質(zhì)區(qū)317a、第4p型雜質(zhì)區(qū)317b中添加成以1×1020～5×1021/cm3的濃度包含授予p型的雜質(zhì)元素。第5p型雜質(zhì)區(qū)318a、第5p型雜質(zhì)區(qū)318b中添加成以5×1018～5×1019/cm3的濃度包含授予p型的雜質(zhì)元素。本實施方式將硼(B)用作授予p型的雜質(zhì)元素。又，在半導(dǎo)體層302形成溝道形成區(qū)319。
第4p型雜質(zhì)區(qū)317a、第4p型雜質(zhì)區(qū)317b是高濃度雜質(zhì)區(qū)，作為源極區(qū)或柵極區(qū)起作用。第5p型雜質(zhì)區(qū)318a、第5p型雜質(zhì)區(qū)318b是低濃度雜質(zhì)區(qū)，形成在不受柵極層覆蓋的Loff區(qū)。由于第5p型雜質(zhì)區(qū)318a、第5p型雜質(zhì)區(qū)318b是不受柵極層覆蓋的Loff區(qū)，使漏極附近的電場緩和，具有防止熱載流子注入造成的劣化、同時還減小截止電流的效果。因而，可制作可靠性高、耗電低的半導(dǎo)體器件。
在半導(dǎo)體層302、半導(dǎo)體層303、半導(dǎo)體層304、半導(dǎo)體層370、側(cè)壁311、側(cè)壁312、側(cè)壁313和側(cè)壁373上形成導(dǎo)電膜714(參考圖25B)。作為導(dǎo)電膜714的材料，形成具有鈦(Ti)、鎳(Ni)、鎢(W)、鉬(Mo)、鈷(Co)、鋯(Zr)、飴(Hf)、鉭(Ta)、釩(V)、釹(Nb)、鉻(Cr)、白金(Pt)、鈀(Pd)等的膜。這里，用噴鍍法形成鈦膜。
接著，利用加熱處理、GRTA法、LRTA法等使露出的源極區(qū)和漏極區(qū)的半導(dǎo)體層中的硅與導(dǎo)電膜714產(chǎn)生反應(yīng)，從而形成硅化物715a、硅化物715b、硅化物716a、硅化物716b、硅化物717a、硅化物717b、硅化物725a和硅化物725b。然后，去除沒有與半導(dǎo)體層起反應(yīng)的導(dǎo)電膜714(參考圖25C)。
進(jìn)行激活雜質(zhì)元素用的加熱處理或激光照射，以適當(dāng)形成氫化用的絕緣膜325。利用加熱處理進(jìn)行氫化，以形成絕緣層326?？稍谕还ば蜻M(jìn)行激活雜質(zhì)元素用的加熱處理和氫化用的加熱處理，能使工序簡化。
在絕緣層326、絕緣層325形成到達(dá)源極區(qū)和漏極區(qū)的開口部(接觸孔)。開口部中形成連接源極區(qū)或漏極區(qū)的源極層或漏極層328a、源極層或漏極層328b、源極層或漏極層329a、源極層或漏極層329b、源極層或漏極層327a、源極層或漏極層327b、源極層或漏極層398a、源極層或漏極層398b(參考圖26)。另一方面，源極層或漏極層398a成為漏極層，源極層或漏極層398b成為源極層。于是，制作本實施方式的p溝道型薄膜晶體管330、n溝道型薄膜晶體管331、在漏極區(qū)方具有低濃度p型雜質(zhì)區(qū)的n溝道型薄膜晶體管332、在源極區(qū)方具有低濃度p型雜質(zhì)區(qū)的n溝道型薄膜晶體管378，并制作使用該晶體管的半導(dǎo)體器件。本實施方式能在同一襯底上制作CMOS電路、設(shè)有控制特性的薄膜晶體管的CPU。
本實施方式的p溝道型薄膜晶體管330、n溝道型薄膜晶體管331、在漏極區(qū)方具有低濃度p型雜質(zhì)區(qū)的n溝道型薄膜晶體管332、在源極區(qū)方具有低濃度p型雜質(zhì)區(qū)的n溝道型薄膜晶體管378為硅化物結(jié)構(gòu)，因而能使源極區(qū)和漏極區(qū)的電阻小，使半導(dǎo)體器件高速化。又由于能用低電壓進(jìn)行工作，可減小耗電。
本實施方式能分別與實施方式1至7組合使用。
實施方式10本實施方式用圖27A~圖27C說明改變實施方式9的部分工序的例子。除與實施方式9不同的部分工序外，與實施方式9相同，因而這里省略對相同的工序的詳細(xì)說明。
實施方式9的圖23B中的工序示出對襯底傾斜地進(jìn)行摻雜的例子，本實施方式則為進(jìn)行2回不同角度的摻雜的例子。
如圖27A所示，形成由抗蝕劑組成的掩模761a、761b，并進(jìn)行第1次摻雜，以代替圖23B的工序。由于傾斜地?fù)饺胧谟鑠型的雜質(zhì)元素751，在由第1柵極層307覆蓋的半導(dǎo)體層304形成第1p型雜質(zhì)區(qū)308b。另一方面，第1柵極層307成為掩模，遮擋授予p型的雜質(zhì)元素751，因而在形成第1柵極層307的下方的半導(dǎo)體層304不形成第1p型雜質(zhì)區(qū)308a。
接著，去除掩模761a、761b，形成由抗蝕劑組成的掩模766。掩模766可重新形成，也可通過加工761a、761b而形成。
接著，如圖27B所示，用與第1次不同的角度傾斜地進(jìn)行第2次摻雜。由于傾斜地?fù)饺胧谟鑠型的雜質(zhì)元素752，在由第1柵極層371覆蓋的半導(dǎo)體層370形成第1p型雜質(zhì)區(qū)385a。另一方面，第1柵極層371成為掩模，遮擋授予p型的雜質(zhì)元素752，因而在形成第1柵極層371的下方的半導(dǎo)體層370不形成第1p型雜質(zhì)區(qū)385b。
這里，利用上述2回?fù)诫s，使第1p型雜質(zhì)區(qū)308a、第1p型雜質(zhì)區(qū)308b、第1p型雜質(zhì)區(qū)385a、第1p型雜質(zhì)區(qū)385b中添加成以5×1017～5×1018/cm3的濃度包含授予p型的雜質(zhì)元素。也可添加成以5×1016～1×1017/cm3的濃度包含授予p型的雜質(zhì)元素。本實施方式將硼(B)用作授予p型的雜質(zhì)元素。
后面的工序按照實施方式9進(jìn)行，則獲得圖27C所示的結(jié)構(gòu)。能形成p溝道型薄膜晶體管330、n溝道型薄膜晶體管331、在漏極區(qū)方具有低濃度p型雜質(zhì)區(qū)的n溝道型薄膜晶體管332、在源極區(qū)方具有低濃度p型雜質(zhì)區(qū)777的n溝道型薄膜晶體管778。
本實施方式能分別與實施方式1至9組合使用。
實施方式11
用本發(fā)明的摻雜裝置制作的半導(dǎo)體器件的用途廣泛，例如，半導(dǎo)體器件的一種形態(tài)的ID片可設(shè)置并使用于紙幣、硬幣、有價證券類、證書類、無記名債券類、包裝用容器類、書籍類、記錄媒體類、隨身物品、交通工具類、食品類、衣類、保健用品類、生活用品類、藥品類和電子設(shè)備。還可將ID片換之以使用處理器片。
紙幣、硬幣是指市場上流通的金錢，包括在特定地區(qū)與硬幣同樣通用的金券、紀(jì)念幣等。有價證券是指現(xiàn)金支票、期票等，能設(shè)置ID片1020(參考圖28A)。證書類是指駕駛執(zhí)照、居民證等，可設(shè)置ID片(參考圖28B)。無記名債券類是指商品券、實物券、各種禮券等。包裝用容器類是指盒飯等的包裝紙、寵物瓶等，能設(shè)置ID片1023(參考圖28D)。書籍類是指文件、書本等，可設(shè)置ID片1024(參考圖28E)。記錄媒體是指DVD軟件、錄像帶等，能設(shè)置ID片1025(參考圖28F)。隨身物品是指箱包、眼鏡等，可設(shè)置ID片1027(參考圖28H)。交通工具類是指自行車等車輛、船舶等，能設(shè)置ID片1026(參考圖28G)。食品類是指食物、飲料等。衣類是指衣服、鞋履等。保健用品類是指醫(yī)療器具、健康器具等。生活用品類是指家具、照明器具等。藥品類是指醫(yī)藥品、農(nóng)藥等。電子設(shè)備是指液晶顯示器、EL顯示器、電視機(jī)(電視接收機(jī)、薄型電視接收機(jī))、便攜電話等。
在紙幣、硬幣、有價證券、證書類、無記名債券類等設(shè)置ID片，能防止假冒。在包裝用容器類、書籍類、記錄媒體等、隨身物品、食品類、生活用品類、電子設(shè)備等設(shè)置ID片，能謀求商品檢查系統(tǒng)租借店的系統(tǒng)等高效率。交通工具類、保健用品類、藥品類等設(shè)置ID片，能防止假冒和盜竊，藥品類則能防止藥品錯誤服用。作為設(shè)置ID片的方法，設(shè)置成貼在物品的表面，或嵌入物品中。例如，書本則可嵌入紙中，有機(jī)樹脂做成的包則可嵌入該有機(jī)樹脂中。
處理器片可用作測量并評價生物的活體反應(yīng)(活體信號腦電波、心電圖、肌肉電波圖、血壓等)，在醫(yī)療領(lǐng)域也能有效利用。圖28C示出在人體上裝多個處理器片，以測量腦電波的例子。分析從設(shè)在人體上的多個處理器片1022a、處理器片1022b、處理器片1022c獲得的信息，從而測定腦電波。根據(jù)腦電波和從處理器片獲得的信息，能知道身體的健康狀態(tài)和精神狀態(tài)。處理器片小且輕，因而能減輕受檢查者的負(fù)擔(dān)。
用圖29A、圖29B說明可用于物品管理流通系統(tǒng)的例子。這里說明對商品裝ID片(處理器片)的例子。如圖29A所示，用標(biāo)簽1401將I D片1402裝到啤酒瓶。
ID片1402記錄制造日期、制造處、使用材料等基本事項。該基本事項不必改寫，因而可用掩模型ROM和存儲晶體管等不可改寫的存儲器進(jìn)行記錄。此外，ID片1402還記錄各啤酒瓶的發(fā)送處、發(fā)送日期和時間等個別事項。例如，如圖29B所示，可利用傳送帶1412使啤酒瓶1400流動，并且在通過寫裝置1413時，記錄各發(fā)送處，發(fā)送日期和時間。這種個別事項可用EEROM等可改寫、擦除存儲器進(jìn)行記錄。
也可將系統(tǒng)構(gòu)成從發(fā)送處將購買商品的信息通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到物流管理中心時，寫裝置或控制該寫裝置的個人計算機(jī)等根據(jù)該商品信息算出發(fā)送處和發(fā)送時間和日期，記錄到ID片。
由于每箱進(jìn)行發(fā)送，可每箱或多個箱裝ID片，記錄個別事項。
這種記錄多個發(fā)送處的商品通過裝ID片能減少用手工作業(yè)進(jìn)行輸入花費的時間，并能減少該作業(yè)造成的輸入差錯。此外，還能減少物流管理領(lǐng)域中開銷最大的人事費。因此，通過裝ID片，能進(jìn)行差錯少、成本低的物流管理。
還可對發(fā)送處記錄配合啤酒的食品、使用啤酒的烹調(diào)法等應(yīng)用事項。因而，能兼作食品等的宣傳，可提高消費者的購買欲望。這種應(yīng)用事項可用EEROM可改寫、擦除存儲器進(jìn)行記錄。通過這樣裝ID片，能增多供給消費者的信息，因而消費者能放心購買商品。
本實施方式能與上述實施方式1至10中的任一方自由組合。
工業(yè)上的實用性根據(jù)本發(fā)明能實現(xiàn)使用大量生產(chǎn)上可多件提取的大面積襯底并且均勻摻入雜質(zhì)元素的裝置，同時還能縮短摻雜處理需要的時間。
權(quán)利要求
1.一種摻雜裝置，其特征在于，包括產(chǎn)生與離子流流向垂直的方向的截面為線狀或長方形的所述離子流的單元，對襯底照射離子流的單元，以及一面使所述襯底為對垂線傾斜的姿態(tài)保持不變，一面使所述襯底進(jìn)行單向移動的襯底位置控制單元，對所述進(jìn)行移動且姿態(tài)傾斜的襯底，照射所述離子流。
2.一種摻雜裝置，其特征在于，串行配置襯底運入室、摻雜室、以及襯底運出室，所述摻雜室具有產(chǎn)生與離子流流向垂直的方向的截面為線狀或長方形的所述離子流的單元，以及一面使所述襯底為對垂線傾斜的姿態(tài)保持不變，一面使所述襯底進(jìn)行單向移動的襯底位置控制單元，對從所述襯底運入室經(jīng)所述摻雜室到所述襯底運出室進(jìn)行單向移動的所述襯底，照射所述離子流。
3.一種摻雜裝置，其特征在于，串行配置襯底運入室、摻雜室、以及襯底運出室，所述摻雜室具有產(chǎn)生與第1離子流流向垂直的方向的截面為線狀或長方形的所述第1離子流的第1單元，產(chǎn)生與第2離子流流向垂直的方向的截面為線狀或長方形的所述第2離子流的第2單元，以及一面使所述襯底為對垂線傾斜的姿態(tài)保持不變，一面使所述襯底進(jìn)行單向移動的襯底位置控制單元，對從所述襯底運入室經(jīng)所述摻雜室到所述襯底運出室進(jìn)行單向移動的所述襯底，照射多個離子流。
4.如權(quán)利要求1所述的摻雜裝置，其特征在于，還具有對所述襯底加熱的加熱單元。
5.如權(quán)利要求2所述的摻雜裝置，其特征在于，還具有對所述襯底加熱的加熱單元。
6.如權(quán)利要求3所述的摻雜裝置，其特征在于，還具有對所述襯底加熱的加熱單元。
7.如權(quán)利要求1所述的摻雜裝置，其特征在于，產(chǎn)生所述離子流的單元，包括高頻能量或微波和磁場。
8.如權(quán)利要求2所述的摻雜裝置，其特征在于，產(chǎn)生所述離子流的單元，包括高頻能量或微波和磁場。
9.如權(quán)利要求3所述的摻雜裝置，其特征在于，產(chǎn)生所述第1離子流的第1單元和產(chǎn)生所述第2離子流的第2單元，包括高頻能量或微波和磁場。
10.如權(quán)利要求1所述的摻雜裝置，其特征在于，所述傾斜襯底，往與所述傾斜方向垂直的方向移動。
11.如權(quán)利要求2所述的摻雜裝置，其特征在于，所述傾斜襯底，往與所述傾斜方向垂直的方向移動。
12.如權(quán)利要求3所述的摻雜裝置，其特征在于，所述傾斜襯底，往與所述傾斜方向垂直的方向移動。
13.如權(quán)利要求1所述的摻雜裝置，其特征在于，所述傾斜襯底將與所述襯底的一條邊平行而且通過所述襯底的中心的線作為軸進(jìn)行傾斜。
14.如權(quán)利要求2所述的摻雜裝置，其特征在于，所述傾斜襯底將與所述襯底的一條邊平行而且通過所述襯底的中心的線作為軸進(jìn)行傾斜。
15.如權(quán)利要求3所述的摻雜裝置，其特征在于，所述傾斜襯底將與所述襯底的一條邊平行而且通過所述襯底的中心的線作為軸進(jìn)行傾斜。
16.如權(quán)利要求1所述的摻雜裝置，其特征在于，所述傾斜襯底以多個軸進(jìn)行傾斜。
17.如權(quán)利要求2所述的摻雜裝置，其特征在于，所述傾斜襯底以多個軸進(jìn)行傾斜。
18.如權(quán)利要求3所述的摻雜裝置，其特征在于，所述傾斜襯底以多個軸進(jìn)行傾斜。
19.一種摻雜裝置，其特征在于，包括離子源，加速電極部，對襯底照射由所述加速電場部加速的離子流的摻雜室，固定所述襯底的襯底臺，以及調(diào)整所述襯底臺的傾斜角的襯底控制機(jī)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種具有使用大量生產(chǎn)上可多件提取的大面積襯底并且均勻摻入雜質(zhì)元素的裝置的半導(dǎo)體器件制造裝置。本發(fā)明的一個特征為將離子流的截面取為線狀或正方形，而且使大面積襯底保持對離子流傾斜規(guī)定的傾斜角θ不變，同時使該襯底往垂直于離子流的縱向的方向移動。本發(fā)明中，通過改變傾斜角調(diào)整離子束的入射角。使大面積襯底對水平面為傾斜狀態(tài)，從而能使離子流縱向?qū)挾刃∮谝r底1條邊的長度。
文檔編號H01J37/317GK1716539SQ20051007854
公開日2006年1月4日 申請日期2005年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月14日
發(fā)明者山崎舜平, 肥塚純一, 篠田裕人, 中村理, 磯部敦生, 山口哲司, 鄉(xiāng)戶宏充 申請人:株式會社半導(dǎo)體能源研究所