JP3120372B2 - 薄膜トランジスタの製造方法 - Google Patents
薄膜トランジスタの製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、基板上に形成され
るアクティブマトリクスあるいはイメージセンサーの画
素のスイッチング素子あるいは駆動用回路に用いられる
薄膜トランジスタの製造方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】多結晶シリコンにおいては、結晶粒界に
存在するダングリングボンドなどの欠陥が、キャリアに
対するトラップ準位あるいは障壁として働くと一般的に
考えられており（Ｊoｈｎ Ｙ．Ｗ．Ｓｅｔｏ，Ｊ，Ａ
ｐｐｌ.Ｐｈｙｓ.，４６，５２４７（１９７５）参
照）、従って多結晶シリコン薄膜トランジスタの性能を
向上させる為には、前記欠陥を低減させる必要がある。
（Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，５３（２），１１９３
（１９８２）参照）その目的で、水素による前記欠陥の
終端化が行なわれており、その中でも代表的な方法が、
水素プラズマ処理（応用物理学会，１９８６年秋季大会
予稿集，講演番号２７ｐーＱー５ あるいは、Ｍａｔｅ
ｒ１ｓーＲｅｓｅａｈーＳｏｃｉｅｔｙ Ｓｙｍｐ．Ｐ
ｒｏｃ．Ｖｏｌ．５３，４１９（１９８６）参照）ある
いは水素イオン打込み法（ＩＥＥＥ ＥＩｃｔｒｏｎー
Ｄｅｖｉｃｅ-Ｌｅｔｔｅｒs，Ｖol.ＥＤＬー７，Ｎ
ｏ．１１，Ｎｏｖｅｍｂｅｒ（１９８６），５９７べー
ジ参照）あるいはプラズマ窒化膜の形成（電子通信学会
技術研究報告ＳＳＤ８３ー７５，２３ぺージ参照）など
である。これらの方法を用いると、トランジスタ特性の
大幅な特性改善がなされる。しかしながら、特性が向上
する反面、Ｎチャネルトランジスタがデプレッション方
向に大きくシフトし、Ｐチャネルトランジスタがエンハ
ンスメント方向にわずかながらシフトするというＶｔｈ
の異常シフトの問題が生じる。この原因は、トランジス
タがプラズマ中にさらされる事により、ゲート酸化膜中
に正の固定電荷が形成されチャネル部が常に負に誘起さ
れている為だと考えられている。（電子通信学会技術研
究報告ＳＳＤ８３ー７５，２３べージ参照）一方、水素
プラズマ処理によるＶｔｈのシフト量がＮチャネルトラ
ンジスタについてはマイナス１Ｖからマイナス２Ｖであ
るのに対し、Ｐチャネルトランジスタについては、マイ
ナス０．１Ｖ程度であり（発明者による実験結果）この
現象についての原因は、まだわかっていない。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】従来技術では、ゲート
電極形成前に、ウエハ全面にわたってイオン打込み法に
より、ボロンをチャネルドーピングする方法と、多結晶
シリコン薄膜として、ボロンドープされた多結晶シリコ
ン薄膜を推積させて用いるという２つの方法がある。し
かしながら、前述のように水素プラズマあるいは水素イ
オン打込み法、あるいは、プラズマ窒化膜形成工程によ
るＶｔｈのシフト量がＮチャネルとＰチャネルとで異な
る為に、従来技術では、Ｐチャネルトランジスタが、エ
ンハンスメント方向にシフトしすぎてしまい、両チャネ
ルのＶｔｈの絶対値の値を等しくできなくなってしま
う。 【０００４】本発明は、このような水素プラズマ処理あ
るいは水素イオン打込み法あるいはプラズマ窒化膜形成
工程によるＣＭＯＳ型多結晶シリコン薄膜トランジスタ
のＶｔｈの制御に関して、従来方法により生じたＰチャ
ネル多結晶シリコン薄膜トランジスタが、エンハンスメ
ント方向へ大きくシフトするという問題点を解決し、Ｖ
ｔｈの絶対値が小さくてサブスレッシュホルド領域の立
ち上がりが急しゅんで、さらにＰチャネル及びＮチャネ
ル共にそのＶｔｈの絶対値がほぼ等しいＣＭＯＳ型多結
晶シリコン薄膜トランジスタを実現することを目的とし
ている。 【０００５】 【課題を解決するための手段】本発明は、基板上に薄膜
トランジスタを形成する薄膜トランジスタの製造方法に
おいて、 前記基板上に多結晶シリコン薄膜を形成する
工程と、下記水素プラズマ処理あるいは水素イオン打込
み処理あるいはプラズマ窒化膜形成により前記多結晶シ
リコン薄膜トランジスタの閾値電圧の移動を低減するた
めに前記多結晶シリコン薄膜のチャネルとなる領域にP
型不純物を低濃度にドーピングする工程と、前記多結晶
シリコン薄膜の上にゲート絶縁膜を介してゲート電極を
形成する工程と、前記多結晶シリコン薄膜に選択的にN
型不純物を高濃度にドーピングしてソース・ドレイン領
域を形成する工程と、前記ソース・ドレイン領域を熱処
理により活性化する工程と、前記ソース・ドレイン領域
を形成した後に、前記多結晶シリコン薄膜を前記水素プ
ラズマ処理あるいは水素イオン打込み処理あるいはプラ
ズマ窒化膜形成を行う工程とを有し、前記多結晶シリコ
ン薄膜のチャネルとなる領域に前記P型不純物を低濃度
にドーピングする工程は、前記ゲート絶縁膜を形成する
前であることを特徴とする。本発明は、前記P型不純物
を低濃度にドーピングするドーピング量は１０12ｃｍ-2
から１０13ｃｍ-2に制御することを特徴とする。 【０００６】 【発明の実施の形態】実施例１を、図１により、工程図
に従って説明する。同図（ａ）において、絶縁性透明基
板１一１上に無添加多結晶シリコン薄膜の島１ー２と１
ー３を形成する。前記無添加多結晶シリコン薄膜の島
は、減圧ＣＶＤなどで堆積させられ、続いてフォトエッ
チングで形成される。次に同図（ｂ）に示すように、レ
ジストマスク１ー４を形成し、島１ー３のみにボロンを
チャネルドーピングする。このようにしてＮチャネル薄
膜トランジスタにするべき島１ー３のみを低濃度のボロ
ンドープされたＰ型多結晶シリコンにする。１ー５はボ
ロンビームを示す。ただしＶｔｈのシフト量が１ボルト
程度で、抵抗率が低下しないくらいのチャネルドープ打
込み量に設定する必要があり、およそ１０12ｃｍー2から
１０13ｃｍー2程度が適当である。その後レジストマスタ
１ー４は剥離される。続いて同図（ｃ）で示すように熱
酸によりゲート酸化膜１一６を形成する。同図（ｄ）と
（ｅ）は一般的なＣＭＯＳ工程である。１ー７はゲート
電極であり、ｎ型多結晶シリコンが使われる。該ゲート
電極１ー７をマスクとしてボロンあるいはリンを必要な
ところにイオン打込みして、ボロンドープ領域１一８及
び、リンドープ領域１ー９を形成する。このようにし
て、Ｐチャネル多結晶シリコン薄膜トランジスタ１ー１
０及び、低濃度にボロンをチャネルドーピングされたＮ
チャネル多結晶シリコン薄膜トランジスタ１ー１１が作
製される。次に層間絶縁膜１ー１２を形成する。該層間
絶縁膜はＣＶＤ法（減圧ＣＶＤあるいは常圧ＣＶＤ）に
よるＳｉＯ2 を用いて形成される。続いて前記ボロンド
ープ領域１ー８及びリンドープ領域１ー９の活性化熱処
理を約１０００℃で行なう。この段階でのＴＦＴ特性
は、Ｐチャネル多結晶シリコン薄膜トランジスタ１ー１
０は通常の特性であるが、低濃度にボロンをチャネルド
ーピングされたＮチャネル多結晶シリコン薄膜トランジ
スタ１ー１１は、エンハンスメント方向にシフトしてい
る。ここで水素プラズマ処埋あるいは水素イオン打込み
処理が行なわれる。同図１ー１３は、水素プラズマによ
り発生した反応性の高い水素ラジカル、あるいは水素イ
オンピームを示している。水素プラズマは平行平板型の
一般的なプラズマ装置と水素ガスを用いることにより簡
単に得ることができる。その後、コンタクトホール形成
工程、続いて電極形成工程などそれれのデバイスに必要
な工程へと続いてゆく。前記電極材料として、金属（ア
ルミニウムあるいはクロムなど）を用いる場合には、電
極形成後に水素プラズマ処理あるいは水素イオン打込み
処理を行なっても何ら問題はない。ただし、ＩＴＯ（Ｉ
ｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）あるいはＳｎＯ2 な
どの透明導電膜を前記電極材料に用いる場合は、該透明
導電膜が還元作用を受けるため、水素プラズマ処理ある
いは水素イオン打込み処理は電極形成前に行なわなけれ
ばならない。 【０００７】実施例１では、ゲート酸化膜形成前に選択
チャネルドーピングする方法について説明したが、参考
例では、ゲート酸化膜形成後に選択チャネルドーピング
する方法について説明する。同図（ａ）に示すように実
施例１と同様な方法で絶縁性透明基板２ー１上に無添加
多結晶シリコン薄膜の島２ー２と２ー３を形成する。次
に同図（ｂ）で示すように熱酸化によりゲート酸化膜２
ー４を形成する。続いて同図（ｃ）レジストマスタ２ー
５を形成し、無添加多結晶シリコン薄膜の島２ー３のみ
に、ボロンをチャネルドーピングする。このようにゲー
ト酸化膜２ー４を通して、Ｎチャネル多結晶シリコン薄
膜トランジスタにするべき島２一３のみを低濃度にボロ
ンドープされたＰ型多結晶シリコンにする。２一６はボ
ロンビームを示す。チャネルドーピング打込み量につい
ては実施例１のところで述べたのでここでは省略する。
その後、レジストマスク２ー５は剥離される。以後同図
（ｄ），（ｅ），（ｆ）で示す工程は、実施例１のとこ
ろで図１（ｄ），（ｅ），（ｆ）に従って説明した事と
同様なので、ここでは省略する。 【０００８】以上述べたように本発明によれば、従来の
水素プラズマ処理で生じた、Ｎチャネル多結晶シリコン
薄膜トランジスタがデプレッション方向へ１Ｖから２Ｖ
程度シフトするという異常シフトの問題を、Ｎチャネル
多結晶シリコン薄膜トランジズタのみのチャネル部にボ
ロンを低濃度（１０12ｃｍー2から１０13cｍー2程度）に
選択チャネルドーピングしたので、エンハンスメント方
向へ制御して解決することができる。従って、水素プラ
ズマ処理あるいは水素イオン打込み処理あるいはプラズ
マ窒化膜形成による多結晶シリコンの欠陥の低減という
長所を最大限に利用することが可能となった。つまり、
サブスレッシュホルド領域の立ち上がりが急しゅんとな
り、Ｖｔｈの絶対値が低減され、しかもＮチャネル，Ｐ
チャネル共にそのＶｔｈの絶対値の大きさが一致すると
いう優れた特性を有する。ＣＭＯＳ型多結晶シリコン薄
膜トランジスタの実現が可能となる。図３にＣＭＯＳ型
多結晶シリコン薄膜トランジスタに対する本発明の効果
な示す。図３（ａ）にＮチャネル多結晶シリコン薄膜ト
ランジスタに対する本発明の効果を示す。同図は発明者
が実験して得たデータである。横柚はゲートとソース間
電圧ＶGSであり、縦軸はドレイン電ＩDSの対数である。
測定はドレインとソース間の電圧ＶDSを５Ｖ一定にして
行なった。同図において破線３ー１の曲線が従来方法に
よる結果であり、実線３ー２の曲線が、ボロンを選択チ
ャネルドーピングされた薄膜トランジスタのトランジス
タ特性である。図３（ｂ）には同様にＰチャネル多結晶
シリコン薄膜トランジスタのトランジスタ特性を示す。
ＶDSはー５Ｖである。Ｐチャネル多結晶シリコン薄膜ト
ランジスタは、チャネルドーピングはされていないの
で、Ｖｔｈのシフト量は、問題とならない。これらの結
果からわかるように、従来方法では、水素プラズマ処理
あるいは水素イオン打込み処理あるいはプラズマ窒化膜
形成など（以下まとめて水素処理と呼ぶ）によるＮチャ
ネルのデプレッション方向への異常シフトを全面にボロ
ンなチャネルドーピングという方向で行なっていたの
で、前記水素処理による異常シフトの小さいＰチャネル
多結晶シリコン薄膜トランジスタはエンハンスメント方
向へ異常シフトしてしまった。本発明ではＮチャネル多
結晶シリコン薄膜トランジスタのみにボロンを選択チャ
ネルドーピングするので、ＮチャネルのみＶｔｈがエン
ハンスメント方向に制御されることとなり、前記水素処
理後には両チャネルのＶｔｈの絶対値のほとんど一致し
た、優れたＣＭＯＳ型多結晶シリコン薄膜トランジスタ
を実現することが可能となった。 【０００９】 【発明の効果】本発明は、以下に述べる如き顕著な効果
を奏することができる。 （ａ）ソース・ドレイン領域を形成した後に、多結晶シ
リコン薄膜を水素処理することにより、シリコン薄膜中
のダングリングボンドなどの欠陥が削減され、トランジ
スタ特性を改善することができる。 （ｂ）また、多結晶シリコン薄膜を水素処理することに
よるしきい値の異常シフトを第１不純物を低濃度にドー
ピングすることにより、コントロールすることができ、
オフ電流を小さくすることができる。 （ｃ）また多結晶シリコン薄膜のチャネルとなる領域に
第１不純物を低濃度にドーピングする工程は、前記ゲー
ト絶縁膜を形成する前であることにより、ドーピングに
よるゲート絶縁膜へのダメージを低減することができ
る。 【００１０】このように、アクティブマトリクス基板あ
るいはイメージセンサーなどのデバイスの高速動作、低
消費電力、低駆動電圧化、及び高信頼化などの要求項目
に対し。本発明の効果は非常に大きい。
るアクティブマトリクスあるいはイメージセンサーの画
素のスイッチング素子あるいは駆動用回路に用いられる
薄膜トランジスタの製造方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】多結晶シリコンにおいては、結晶粒界に
存在するダングリングボンドなどの欠陥が、キャリアに
対するトラップ準位あるいは障壁として働くと一般的に
考えられており（Ｊoｈｎ Ｙ．Ｗ．Ｓｅｔｏ，Ｊ，Ａ
ｐｐｌ.Ｐｈｙｓ.，４６，５２４７（１９７５）参
照）、従って多結晶シリコン薄膜トランジスタの性能を
向上させる為には、前記欠陥を低減させる必要がある。
（Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，５３（２），１１９３
（１９８２）参照）その目的で、水素による前記欠陥の
終端化が行なわれており、その中でも代表的な方法が、
水素プラズマ処理（応用物理学会，１９８６年秋季大会
予稿集，講演番号２７ｐーＱー５ あるいは、Ｍａｔｅ
ｒ１ｓーＲｅｓｅａｈーＳｏｃｉｅｔｙ Ｓｙｍｐ．Ｐ
ｒｏｃ．Ｖｏｌ．５３，４１９（１９８６）参照）ある
いは水素イオン打込み法（ＩＥＥＥ ＥＩｃｔｒｏｎー
Ｄｅｖｉｃｅ-Ｌｅｔｔｅｒs，Ｖol.ＥＤＬー７，Ｎ
ｏ．１１，Ｎｏｖｅｍｂｅｒ（１９８６），５９７べー
ジ参照）あるいはプラズマ窒化膜の形成（電子通信学会
技術研究報告ＳＳＤ８３ー７５，２３ぺージ参照）など
である。これらの方法を用いると、トランジスタ特性の
大幅な特性改善がなされる。しかしながら、特性が向上
する反面、Ｎチャネルトランジスタがデプレッション方
向に大きくシフトし、Ｐチャネルトランジスタがエンハ
ンスメント方向にわずかながらシフトするというＶｔｈ
の異常シフトの問題が生じる。この原因は、トランジス
タがプラズマ中にさらされる事により、ゲート酸化膜中
に正の固定電荷が形成されチャネル部が常に負に誘起さ
れている為だと考えられている。（電子通信学会技術研
究報告ＳＳＤ８３ー７５，２３べージ参照）一方、水素
プラズマ処理によるＶｔｈのシフト量がＮチャネルトラ
ンジスタについてはマイナス１Ｖからマイナス２Ｖであ
るのに対し、Ｐチャネルトランジスタについては、マイ
ナス０．１Ｖ程度であり（発明者による実験結果）この
現象についての原因は、まだわかっていない。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】従来技術では、ゲート
電極形成前に、ウエハ全面にわたってイオン打込み法に
より、ボロンをチャネルドーピングする方法と、多結晶
シリコン薄膜として、ボロンドープされた多結晶シリコ
ン薄膜を推積させて用いるという２つの方法がある。し
かしながら、前述のように水素プラズマあるいは水素イ
オン打込み法、あるいは、プラズマ窒化膜形成工程によ
るＶｔｈのシフト量がＮチャネルとＰチャネルとで異な
る為に、従来技術では、Ｐチャネルトランジスタが、エ
ンハンスメント方向にシフトしすぎてしまい、両チャネ
ルのＶｔｈの絶対値の値を等しくできなくなってしま
う。 【０００４】本発明は、このような水素プラズマ処理あ
るいは水素イオン打込み法あるいはプラズマ窒化膜形成
工程によるＣＭＯＳ型多結晶シリコン薄膜トランジスタ
のＶｔｈの制御に関して、従来方法により生じたＰチャ
ネル多結晶シリコン薄膜トランジスタが、エンハンスメ
ント方向へ大きくシフトするという問題点を解決し、Ｖ
ｔｈの絶対値が小さくてサブスレッシュホルド領域の立
ち上がりが急しゅんで、さらにＰチャネル及びＮチャネ
ル共にそのＶｔｈの絶対値がほぼ等しいＣＭＯＳ型多結
晶シリコン薄膜トランジスタを実現することを目的とし
ている。 【０００５】 【課題を解決するための手段】本発明は、基板上に薄膜
トランジスタを形成する薄膜トランジスタの製造方法に
おいて、 前記基板上に多結晶シリコン薄膜を形成する
工程と、下記水素プラズマ処理あるいは水素イオン打込
み処理あるいはプラズマ窒化膜形成により前記多結晶シ
リコン薄膜トランジスタの閾値電圧の移動を低減するた
めに前記多結晶シリコン薄膜のチャネルとなる領域にP
型不純物を低濃度にドーピングする工程と、前記多結晶
シリコン薄膜の上にゲート絶縁膜を介してゲート電極を
形成する工程と、前記多結晶シリコン薄膜に選択的にN
型不純物を高濃度にドーピングしてソース・ドレイン領
域を形成する工程と、前記ソース・ドレイン領域を熱処
理により活性化する工程と、前記ソース・ドレイン領域
を形成した後に、前記多結晶シリコン薄膜を前記水素プ
ラズマ処理あるいは水素イオン打込み処理あるいはプラ
ズマ窒化膜形成を行う工程とを有し、前記多結晶シリコ
ン薄膜のチャネルとなる領域に前記P型不純物を低濃度
にドーピングする工程は、前記ゲート絶縁膜を形成する
前であることを特徴とする。本発明は、前記P型不純物
を低濃度にドーピングするドーピング量は１０12ｃｍ-2
から１０13ｃｍ-2に制御することを特徴とする。 【０００６】 【発明の実施の形態】実施例１を、図１により、工程図
に従って説明する。同図（ａ）において、絶縁性透明基
板１一１上に無添加多結晶シリコン薄膜の島１ー２と１
ー３を形成する。前記無添加多結晶シリコン薄膜の島
は、減圧ＣＶＤなどで堆積させられ、続いてフォトエッ
チングで形成される。次に同図（ｂ）に示すように、レ
ジストマスク１ー４を形成し、島１ー３のみにボロンを
チャネルドーピングする。このようにしてＮチャネル薄
膜トランジスタにするべき島１ー３のみを低濃度のボロ
ンドープされたＰ型多結晶シリコンにする。１ー５はボ
ロンビームを示す。ただしＶｔｈのシフト量が１ボルト
程度で、抵抗率が低下しないくらいのチャネルドープ打
込み量に設定する必要があり、およそ１０12ｃｍー2から
１０13ｃｍー2程度が適当である。その後レジストマスタ
１ー４は剥離される。続いて同図（ｃ）で示すように熱
酸によりゲート酸化膜１一６を形成する。同図（ｄ）と
（ｅ）は一般的なＣＭＯＳ工程である。１ー７はゲート
電極であり、ｎ型多結晶シリコンが使われる。該ゲート
電極１ー７をマスクとしてボロンあるいはリンを必要な
ところにイオン打込みして、ボロンドープ領域１一８及
び、リンドープ領域１ー９を形成する。このようにし
て、Ｐチャネル多結晶シリコン薄膜トランジスタ１ー１
０及び、低濃度にボロンをチャネルドーピングされたＮ
チャネル多結晶シリコン薄膜トランジスタ１ー１１が作
製される。次に層間絶縁膜１ー１２を形成する。該層間
絶縁膜はＣＶＤ法（減圧ＣＶＤあるいは常圧ＣＶＤ）に
よるＳｉＯ2 を用いて形成される。続いて前記ボロンド
ープ領域１ー８及びリンドープ領域１ー９の活性化熱処
理を約１０００℃で行なう。この段階でのＴＦＴ特性
は、Ｐチャネル多結晶シリコン薄膜トランジスタ１ー１
０は通常の特性であるが、低濃度にボロンをチャネルド
ーピングされたＮチャネル多結晶シリコン薄膜トランジ
スタ１ー１１は、エンハンスメント方向にシフトしてい
る。ここで水素プラズマ処埋あるいは水素イオン打込み
処理が行なわれる。同図１ー１３は、水素プラズマによ
り発生した反応性の高い水素ラジカル、あるいは水素イ
オンピームを示している。水素プラズマは平行平板型の
一般的なプラズマ装置と水素ガスを用いることにより簡
単に得ることができる。その後、コンタクトホール形成
工程、続いて電極形成工程などそれれのデバイスに必要
な工程へと続いてゆく。前記電極材料として、金属（ア
ルミニウムあるいはクロムなど）を用いる場合には、電
極形成後に水素プラズマ処理あるいは水素イオン打込み
処理を行なっても何ら問題はない。ただし、ＩＴＯ（Ｉ
ｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）あるいはＳｎＯ2 な
どの透明導電膜を前記電極材料に用いる場合は、該透明
導電膜が還元作用を受けるため、水素プラズマ処理ある
いは水素イオン打込み処理は電極形成前に行なわなけれ
ばならない。 【０００７】実施例１では、ゲート酸化膜形成前に選択
チャネルドーピングする方法について説明したが、参考
例では、ゲート酸化膜形成後に選択チャネルドーピング
する方法について説明する。同図（ａ）に示すように実
施例１と同様な方法で絶縁性透明基板２ー１上に無添加
多結晶シリコン薄膜の島２ー２と２ー３を形成する。次
に同図（ｂ）で示すように熱酸化によりゲート酸化膜２
ー４を形成する。続いて同図（ｃ）レジストマスタ２ー
５を形成し、無添加多結晶シリコン薄膜の島２ー３のみ
に、ボロンをチャネルドーピングする。このようにゲー
ト酸化膜２ー４を通して、Ｎチャネル多結晶シリコン薄
膜トランジスタにするべき島２一３のみを低濃度にボロ
ンドープされたＰ型多結晶シリコンにする。２一６はボ
ロンビームを示す。チャネルドーピング打込み量につい
ては実施例１のところで述べたのでここでは省略する。
その後、レジストマスク２ー５は剥離される。以後同図
（ｄ），（ｅ），（ｆ）で示す工程は、実施例１のとこ
ろで図１（ｄ），（ｅ），（ｆ）に従って説明した事と
同様なので、ここでは省略する。 【０００８】以上述べたように本発明によれば、従来の
水素プラズマ処理で生じた、Ｎチャネル多結晶シリコン
薄膜トランジスタがデプレッション方向へ１Ｖから２Ｖ
程度シフトするという異常シフトの問題を、Ｎチャネル
多結晶シリコン薄膜トランジズタのみのチャネル部にボ
ロンを低濃度（１０12ｃｍー2から１０13cｍー2程度）に
選択チャネルドーピングしたので、エンハンスメント方
向へ制御して解決することができる。従って、水素プラ
ズマ処理あるいは水素イオン打込み処理あるいはプラズ
マ窒化膜形成による多結晶シリコンの欠陥の低減という
長所を最大限に利用することが可能となった。つまり、
サブスレッシュホルド領域の立ち上がりが急しゅんとな
り、Ｖｔｈの絶対値が低減され、しかもＮチャネル，Ｐ
チャネル共にそのＶｔｈの絶対値の大きさが一致すると
いう優れた特性を有する。ＣＭＯＳ型多結晶シリコン薄
膜トランジスタの実現が可能となる。図３にＣＭＯＳ型
多結晶シリコン薄膜トランジスタに対する本発明の効果
な示す。図３（ａ）にＮチャネル多結晶シリコン薄膜ト
ランジスタに対する本発明の効果を示す。同図は発明者
が実験して得たデータである。横柚はゲートとソース間
電圧ＶGSであり、縦軸はドレイン電ＩDSの対数である。
測定はドレインとソース間の電圧ＶDSを５Ｖ一定にして
行なった。同図において破線３ー１の曲線が従来方法に
よる結果であり、実線３ー２の曲線が、ボロンを選択チ
ャネルドーピングされた薄膜トランジスタのトランジス
タ特性である。図３（ｂ）には同様にＰチャネル多結晶
シリコン薄膜トランジスタのトランジスタ特性を示す。
ＶDSはー５Ｖである。Ｐチャネル多結晶シリコン薄膜ト
ランジスタは、チャネルドーピングはされていないの
で、Ｖｔｈのシフト量は、問題とならない。これらの結
果からわかるように、従来方法では、水素プラズマ処理
あるいは水素イオン打込み処理あるいはプラズマ窒化膜
形成など（以下まとめて水素処理と呼ぶ）によるＮチャ
ネルのデプレッション方向への異常シフトを全面にボロ
ンなチャネルドーピングという方向で行なっていたの
で、前記水素処理による異常シフトの小さいＰチャネル
多結晶シリコン薄膜トランジスタはエンハンスメント方
向へ異常シフトしてしまった。本発明ではＮチャネル多
結晶シリコン薄膜トランジスタのみにボロンを選択チャ
ネルドーピングするので、ＮチャネルのみＶｔｈがエン
ハンスメント方向に制御されることとなり、前記水素処
理後には両チャネルのＶｔｈの絶対値のほとんど一致し
た、優れたＣＭＯＳ型多結晶シリコン薄膜トランジスタ
を実現することが可能となった。 【０００９】 【発明の効果】本発明は、以下に述べる如き顕著な効果
を奏することができる。 （ａ）ソース・ドレイン領域を形成した後に、多結晶シ
リコン薄膜を水素処理することにより、シリコン薄膜中
のダングリングボンドなどの欠陥が削減され、トランジ
スタ特性を改善することができる。 （ｂ）また、多結晶シリコン薄膜を水素処理することに
よるしきい値の異常シフトを第１不純物を低濃度にドー
ピングすることにより、コントロールすることができ、
オフ電流を小さくすることができる。 （ｃ）また多結晶シリコン薄膜のチャネルとなる領域に
第１不純物を低濃度にドーピングする工程は、前記ゲー
ト絶縁膜を形成する前であることにより、ドーピングに
よるゲート絶縁膜へのダメージを低減することができ
る。 【００１０】このように、アクティブマトリクス基板あ
るいはイメージセンサーなどのデバイスの高速動作、低
消費電力、低駆動電圧化、及び高信頼化などの要求項目
に対し。本発明の効果は非常に大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）から（ｆ）は、本発明におけるＣＭＯＳ
型多結晶シリコン薄膜トランジスタの工程図であり、実
施例１である。 【図２】（ａ）から（ｆ）は、同じく本発明の参考例を
示す図である。 【図３】（ａ）、（ｂ）は、ＣＭＯＳ型多結晶シリコン
薄膜トランジスタに対する本発明の効果を示すトランジ
スタ特性図である。 【符号の説明】 １−４と２−５；選択チャネルドーピングのためのレジ
ストマスク １−５と２−６；ボロンビーム １−１３と２−１１；水素ラジカル ３−１；従来例によるＮチャネルのトランジスタカーブ ３−２；本発明によるＮチャネルのトランジスタカーブ ３−３；本発明によるＰチャネルのトランジスタカーブ
型多結晶シリコン薄膜トランジスタの工程図であり、実
施例１である。 【図２】（ａ）から（ｆ）は、同じく本発明の参考例を
示す図である。 【図３】（ａ）、（ｂ）は、ＣＭＯＳ型多結晶シリコン
薄膜トランジスタに対する本発明の効果を示すトランジ
スタ特性図である。 【符号の説明】 １−４と２−５；選択チャネルドーピングのためのレジ
ストマスク １−５と２−６；ボロンビーム １−１３と２−１１；水素ラジカル ３−１；従来例によるＮチャネルのトランジスタカーブ ３−２；本発明によるＮチャネルのトランジスタカーブ ３−３；本発明によるＰチャネルのトランジスタカーブ
─────────────────────────────────────────────────────
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(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 29/786
H01L 21/336
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．基板上に薄膜トランジスタを形成する薄膜トランジ
スタの製造方法において、 前記基板上に多結晶シリコン薄膜を形成する工程と、 下記水素プラズマ処理あるいは水素イオン打込み処理あ
るいはプラズマ窒化膜形成により前記多結晶シリコン薄
膜トランジスタの閾値電圧の移動を低減するために前記
多結晶シリコン薄膜のチャネルとなる領域にP型不純物
を低濃度にドーピングする工程と、 前記多結晶シリコン薄膜の上にゲート絶縁膜を介してゲ
ート電極を形成する工程と前記多結晶シリコン薄膜に選
択的にN型不純物を高濃度にドーピングしてソース・ド
レイン領域を形成する工程と、 前記ソース・ドレイン領域を熱処理により活性化する工
程と、 前記ソース・ドレイン領域を形成した後に、前記多結晶
シリコン薄膜を前記水素プラズマ処理あるいは水素イオ
ン打込み処理あるいはプラズマ窒化膜形成を行う工程と
を有し、 前記多結晶シリコン薄膜のチャネルとなる領域に前記P
型不純物を低濃度にドーピングする工程は、前記ゲート
絶縁膜を形成する前であることを特徴とする薄膜トラン
ジスタの製造方法。 ２． 前記P型不純物を低濃度にドーピングするドーピン
グ量は１０12ｃｍ-2から１０13ｃｍ-2に制御することを
特徴とする請求項１に記載の薄膜トランジスタの製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10126440A JP3120372B2 (ja) | 1998-05-08 | 1998-05-08 | 薄膜トランジスタの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10126440A JP3120372B2 (ja) | 1998-05-08 | 1998-05-08 | 薄膜トランジスタの製造方法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8328111A Division JP2899960B2 (ja) | 1996-12-09 | 1996-12-09 | 薄膜トランジスタの製造方法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13579198A Division JP3183256B2 (ja) | 1998-11-06 | 1998-05-18 | 薄膜トランジスタの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10308517A JPH10308517A (ja) | 1998-11-17 |
| JP3120372B2 true JP3120372B2 (ja) | 2000-12-25 |
Family
ID=14935269
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10126440A Expired - Lifetime JP3120372B2 (ja) | 1998-05-08 | 1998-05-08 | 薄膜トランジスタの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3120372B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100685395B1 (ko) | 2004-06-30 | 2007-02-22 | 삼성에스디아이 주식회사 | 유기전계발광표시장치의 제조방법 |
-
1998
- 1998-05-08 JP JP10126440A patent/JP3120372B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10308517A (ja) | 1998-11-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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