JP3338182B2 - 半導体装置の作製方法 - Google Patents
半導体装置の作製方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電気的特性に優れた半
導体を得る方法に関するものである。さらに本発明は、
特性の優れた半導体装置の作製方法に関するものであ
る。さらに本発明は、優れた特性を有する薄膜トランジ
スタ（以下ＴＦＴという）を得る方法に関するものであ
る。
導体を得る方法に関するものである。さらに本発明は、
特性の優れた半導体装置の作製方法に関するものであ
る。さらに本発明は、優れた特性を有する薄膜トランジ
スタ（以下ＴＦＴという）を得る方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】薄膜半導体素素子として薄膜トランジス
タ（一般にＴＦＴと称される。以下ＴＦＴという）が知
られている。この薄膜トランジスタは絶縁表面を有する
基板（例えばガラス基板）上に数百〜数千Åの薄膜半導
体（一般に珪素半導体）を形成し、該薄膜半導体を活性
層として半導体装置を構成するものである。
タ（一般にＴＦＴと称される。以下ＴＦＴという）が知
られている。この薄膜トランジスタは絶縁表面を有する
基板（例えばガラス基板）上に数百〜数千Åの薄膜半導
体（一般に珪素半導体）を形成し、該薄膜半導体を活性
層として半導体装置を構成するものである。
【０００３】ＴＦＴの応用分野としては、例えば液晶表
示装置やイメージセンサー等の電気光学装置がある。こ
れは、ガラス基板上に直接形成されたＴＦＴを用いて、
画素の駆動や周辺ドライバー回路を構成するものであ
る。
示装置やイメージセンサー等の電気光学装置がある。こ
れは、ガラス基板上に直接形成されたＴＦＴを用いて、
画素の駆動や周辺ドライバー回路を構成するものであ
る。
【０００４】基板としてガラス基板を用いた場合におい
て、その表面に形成される薄膜珪素半導体は、非晶質ま
たは結晶性を有する状態となる。結晶性を有する状態と
いうのは、多結晶状態や微結晶状態、さらは非晶質と結
晶構造とが混在した状態をいう。
て、その表面に形成される薄膜珪素半導体は、非晶質ま
たは結晶性を有する状態となる。結晶性を有する状態と
いうのは、多結晶状態や微結晶状態、さらは非晶質と結
晶構造とが混在した状態をいう。
【０００５】非晶質を用いたＴＦＴは動作速度や電気的
特性に不満な点があり、応用範囲が限定される。一方、
結晶性を有する珪素膜（以下結晶性珪素膜という）を用
いた場合には、高速動作、高電気特性を得ることができ
る。
特性に不満な点があり、応用範囲が限定される。一方、
結晶性を有する珪素膜（以下結晶性珪素膜という）を用
いた場合には、高速動作、高電気特性を得ることができ
る。
【０００６】しかしながら、結晶性を有する珪素膜を用
いてＴＦＴを作製した場合、そのＯＦＦ電流の存在が問
題となる。例えばＮチャネル型ＴＦＴにおいて、ゲイト
電極に負の電圧を加えた場合、原理的にはソース・ドレ
イン間に電流は流れない。これは、ゲイト電極に負の電
圧を加えた場合、チャネル部分がＰ型になり、ソース及
びドレインとの間でＰＮ接合が形成されるからである。
しかし、実際には、結晶性珪素膜中には、結晶粒界や欠
陥さらには不対結合手が存在しており、それらに起因し
た多数の準位が存在している。従って、ＰＮ接合の逆方
向において、それらの準位を介しての電荷の移動が生じ
る。よって、ＰＮ接合部分に電界が集中した場合、前記
欠陥やトラップを介しての逆方向への電流の漏れが生じ
る。結果的にゲイト電極に負の電圧を加えた場合、ソー
ス・ドレイン間において電流が流れてしまう。
いてＴＦＴを作製した場合、そのＯＦＦ電流の存在が問
題となる。例えばＮチャネル型ＴＦＴにおいて、ゲイト
電極に負の電圧を加えた場合、原理的にはソース・ドレ
イン間に電流は流れない。これは、ゲイト電極に負の電
圧を加えた場合、チャネル部分がＰ型になり、ソース及
びドレインとの間でＰＮ接合が形成されるからである。
しかし、実際には、結晶性珪素膜中には、結晶粒界や欠
陥さらには不対結合手が存在しており、それらに起因し
た多数の準位が存在している。従って、ＰＮ接合の逆方
向において、それらの準位を介しての電荷の移動が生じ
る。よって、ＰＮ接合部分に電界が集中した場合、前記
欠陥やトラップを介しての逆方向への電流の漏れが生じ
る。結果的にゲイト電極に負の電圧を加えた場合、ソー
ス・ドレイン間において電流が流れてしまう。
【０００７】この問題を解決するためのものとして、チ
ャネル・ドレイン間に電界の集中が起こらないように、
チャネル・ドレイン間に電界緩和領域を形成する方法が
ある。これはＬＤＤ（ライト・ドープ・ドレイン）と呼
ばれる技術である。これは、チャネル（Ｉ型）とドレイ
ン（Ｎ型）との間にライトドープされた領域（軽いＮ
型）を形成し、チャネルとドレインとの接合部分に電界
集中が生じないようにするものである。
ャネル・ドレイン間に電界の集中が起こらないように、
チャネル・ドレイン間に電界緩和領域を形成する方法が
ある。これはＬＤＤ（ライト・ドープ・ドレイン）と呼
ばれる技術である。これは、チャネル（Ｉ型）とドレイ
ン（Ｎ型）との間にライトドープされた領域（軽いＮ
型）を形成し、チャネルとドレインとの接合部分に電界
集中が生じないようにするものである。
【０００８】またＬＤＤと同様な作用効果を得る方法と
して、オフセットゲイトを設ける手法も知られている。
これは、チャネルとして機能する領域とドレイン領域と
の間にドレイン領域として機能しない領域を設けること
により、チャネルとドレインとの間の電界集中を避ける
ものである。
して、オフセットゲイトを設ける手法も知られている。
これは、チャネルとして機能する領域とドレイン領域と
の間にドレイン領域として機能しない領域を設けること
により、チャネルとドレインとの間の電界集中を避ける
ものである。
【０００９】以上のように、膜中の欠陥やトラップが原
因で、ＴＦＴのオフ電流が増大するという問題がある。
さらに、膜中の欠陥やトラップは、膜中におけるキャリ
アの移動を阻害するものであり、ＴＦＴの動作を妨げ
る。
因で、ＴＦＴのオフ電流が増大するという問題がある。
さらに、膜中の欠陥やトラップは、膜中におけるキャリ
アの移動を阻害するものであり、ＴＦＴの動作を妨げ
る。
【００１０】一方、ＴＦＴにおいては、チャネルとゲイ
ト絶縁膜との界面特性が極めて重要であ。この界面特性
が悪いと、ＴＦＴの特性は大きく損なわれる。この界面
特性は界面準位という指標で評価される。この界面準位
は、欠陥や不対結合手に起因するものである。高い特性
を有するＴＦＴを得るためには、チャネルとゲイト絶縁
膜との界面における界面準位を小さくすることが重要で
ある。
ト絶縁膜との界面特性が極めて重要であ。この界面特性
が悪いと、ＴＦＴの特性は大きく損なわれる。この界面
特性は界面準位という指標で評価される。この界面準位
は、欠陥や不対結合手に起因するものである。高い特性
を有するＴＦＴを得るためには、チャネルとゲイト絶縁
膜との界面における界面準位を小さくすることが重要で
ある。
【００１１】〔発明が解決しようとする課題〕本発明
は、ＴＦＴのＯＦＦ電流の問題や、チャネルとゲイト絶
縁膜界との界面における界面準位の問題を解決するため
に、薄膜珪素半導体中の準位（これらは不対結合手に関
係する）を減少させる技術を提供することを課題とす
る。
は、ＴＦＴのＯＦＦ電流の問題や、チャネルとゲイト絶
縁膜界との界面における界面準位の問題を解決するため
に、薄膜珪素半導体中の準位（これらは不対結合手に関
係する）を減少させる技術を提供することを課題とす
る。
【００１２】さらに本発明は特性の優れたＴＦＴを得る
ことを改題とする。さらに本発明は、準位の存在が少な
い珪素半導体膜を得ることを課題する。
ことを改題とする。さらに本発明は、準位の存在が少な
い珪素半導体膜を得ることを課題する。
【００１３】〔課題を解決するための手段〕本発明の主
要な構成の一つは、絶縁表面を有する基板上に珪素半導
体膜を形成する工程と、前記珪素半導体膜に水素、フッ
素、塩素のうちの１つ、もしくはそのうちの２つ、ある
いは全てをイオン化し、加速して珪素半導体膜中に注入
する工程と、該工程の後、珪素半導体膜を水素、フッ
素、もしくは塩素のいずれか、あるいはその混合の雰囲
気において加熱処理する工程と、を有することを特徴と
する。
要な構成の一つは、絶縁表面を有する基板上に珪素半導
体膜を形成する工程と、前記珪素半導体膜に水素、フッ
素、塩素のうちの１つ、もしくはそのうちの２つ、ある
いは全てをイオン化し、加速して珪素半導体膜中に注入
する工程と、該工程の後、珪素半導体膜を水素、フッ
素、もしくは塩素のいずれか、あるいはその混合の雰囲
気において加熱処理する工程と、を有することを特徴と
する。
【００１４】上記構成において、絶縁表面を有する基板
というのは、例えばガラス基板、絶縁膜が形成されたガ
ラス基板、絶縁膜が形成された半導体基板、絶縁膜が形
成された金属基板、その他絶縁物で構成される基板をい
う。
というのは、例えばガラス基板、絶縁膜が形成されたガ
ラス基板、絶縁膜が形成された半導体基板、絶縁膜が形
成された金属基板、その他絶縁物で構成される基板をい
う。
【００１５】珪素半導体膜としては、非晶質珪素半導
体、結晶性珪素半導体を挙げることができる。これらの
珪素半導体膜は、プラズマＣＶＤ法や減圧熱ＣＶＤ法に
よって形成される。また結晶性珪素膜として、プラズマ
ＣＶＤ法や減圧熱ＣＶＤ法によって形成された非晶質珪
素膜を加熱やレーザー光またはそれと同等の強光の照射
によって結晶化させたものを用いることができる。
体、結晶性珪素半導体を挙げることができる。これらの
珪素半導体膜は、プラズマＣＶＤ法や減圧熱ＣＶＤ法に
よって形成される。また結晶性珪素膜として、プラズマ
ＣＶＤ法や減圧熱ＣＶＤ法によって形成された非晶質珪
素膜を加熱やレーザー光またはそれと同等の強光の照射
によって結晶化させたものを用いることができる。
【００１６】上記の工程において、水素、フッ素、塩素
をイオン化し、注入する方法としては、公知のイオン注
入装置やプラズマドーピング装置を用いればよい。イオ
ンの作製方法としては、高周波放電によってプラズマを
生じさせ、イオンを生成する方法、質量分離によってイ
オンを生成させる方法等、適当なものを用いることがで
きる。本発明において必要イオン注入装置は、水素イオ
ン、フッ素イオン、塩素イオン等に対して、加速電圧を
加えることにより、珪素半導体膜に打ち込むことのでき
る構成である。例えば、プラズマドーピング装置を用い
る場合には、水素ガス、塩素ガス、フッ素ガスをドーピ
ングガスとして用いればよい。また、塩化水素、フッ化
水素等もドーピングガスとして用いることができるが、
例えば、塩化水素をドーピングガスとして用いた場合に
は、珪素半導体中には塩素と水素の双方が注入されるこ
ととなる。もちろん、それぞれの元素の注入される深さ
はイオン種や加速電圧によって同じとなったり、異なっ
たりする。
をイオン化し、注入する方法としては、公知のイオン注
入装置やプラズマドーピング装置を用いればよい。イオ
ンの作製方法としては、高周波放電によってプラズマを
生じさせ、イオンを生成する方法、質量分離によってイ
オンを生成させる方法等、適当なものを用いることがで
きる。本発明において必要イオン注入装置は、水素イオ
ン、フッ素イオン、塩素イオン等に対して、加速電圧を
加えることにより、珪素半導体膜に打ち込むことのでき
る構成である。例えば、プラズマドーピング装置を用い
る場合には、水素ガス、塩素ガス、フッ素ガスをドーピ
ングガスとして用いればよい。また、塩化水素、フッ化
水素等もドーピングガスとして用いることができるが、
例えば、塩化水素をドーピングガスとして用いた場合に
は、珪素半導体中には塩素と水素の双方が注入されるこ
ととなる。もちろん、それぞれの元素の注入される深さ
はイオン種や加速電圧によって同じとなったり、異なっ
たりする。
【００１７】また、上記構成において、珪素半導体膜を
水素、フッ素、もしくは塩素のいずれかの、あるいはそ
の混合の雰囲気で加熱処理するのは、前工程でイオン注
入された水素原子、フッ素原子、塩素原子を珪素半導体
内に閉じ込め、さらに水素、もしくはフッ素、もしくは
塩素による不対結合手の中和を促進させるためである。
この場合、先に注入された元素に関わらず、任意の雰囲
気で加熱処理できる。例えば、塩素を注入したのち、水
素雰囲気で加熱処理することも、塩素雰囲気で加熱処理
することも可能であり、装置や必要とする効果によって
適切な組み合わせを選択すればよい。また、この場合の
雰囲気としては、それぞれの元素単体の雰囲気のみでな
く、他の適切なガスによって希釈されていたり、化合物
ガスであってもよい。例えば、水素と窒素の適切な比率
の混合雰囲気も塩化水素の雰囲気も可能である。注入す
べき元素を水素とするか、塩素とするか、フッ素とする
かは、装置上の問題や珪素半導体膜に必要とされる特性
によって選択される。一般に水素を注入することは容易
であり、また、水素は軽いので低い加速電圧でも珪素半
導体の深部にまで注入できる。したがって、珪素半導体
に与えるダメージも軽微なものである。一方、よりイオ
ン半径の大きなフッ素や塩素を注入する場合には深い位
置にまで注入するにはより高い加速電圧が必要である。
また、そのため珪素半導体に与えるダメージも大きい。
しかしながら、イオン半径が大きく、また、珪素との結
合エネルギーがより大きなため、外部電界によってこれ
らの元素が離脱する可能性は小さくなる。珪素との結合
力は、塩素、フッ素、水素の順に小さくなり、特に、塩
素−珪素結合とフッ素−珪素結合の結合エネルギーの差
はそれほど差がないのであるが、水素−珪素結合の結合
エネルギーは極端に小さい。一例を挙げれば、塩素−珪
素結合やフッ素−珪素結合は５００℃以上の温度で、初
めて解離しはじめるが、水素−珪素結合は１５０〜２０
０℃で解離しはじめ、３５０〜５００℃では完全に分解
する。
水素、フッ素、もしくは塩素のいずれかの、あるいはそ
の混合の雰囲気で加熱処理するのは、前工程でイオン注
入された水素原子、フッ素原子、塩素原子を珪素半導体
内に閉じ込め、さらに水素、もしくはフッ素、もしくは
塩素による不対結合手の中和を促進させるためである。
この場合、先に注入された元素に関わらず、任意の雰囲
気で加熱処理できる。例えば、塩素を注入したのち、水
素雰囲気で加熱処理することも、塩素雰囲気で加熱処理
することも可能であり、装置や必要とする効果によって
適切な組み合わせを選択すればよい。また、この場合の
雰囲気としては、それぞれの元素単体の雰囲気のみでな
く、他の適切なガスによって希釈されていたり、化合物
ガスであってもよい。例えば、水素と窒素の適切な比率
の混合雰囲気も塩化水素の雰囲気も可能である。注入す
べき元素を水素とするか、塩素とするか、フッ素とする
かは、装置上の問題や珪素半導体膜に必要とされる特性
によって選択される。一般に水素を注入することは容易
であり、また、水素は軽いので低い加速電圧でも珪素半
導体の深部にまで注入できる。したがって、珪素半導体
に与えるダメージも軽微なものである。一方、よりイオ
ン半径の大きなフッ素や塩素を注入する場合には深い位
置にまで注入するにはより高い加速電圧が必要である。
また、そのため珪素半導体に与えるダメージも大きい。
しかしながら、イオン半径が大きく、また、珪素との結
合エネルギーがより大きなため、外部電界によってこれ
らの元素が離脱する可能性は小さくなる。珪素との結合
力は、塩素、フッ素、水素の順に小さくなり、特に、塩
素−珪素結合とフッ素−珪素結合の結合エネルギーの差
はそれほど差がないのであるが、水素−珪素結合の結合
エネルギーは極端に小さい。一例を挙げれば、塩素−珪
素結合やフッ素−珪素結合は５００℃以上の温度で、初
めて解離しはじめるが、水素−珪素結合は１５０〜２０
０℃で解離しはじめ、３５０〜５００℃では完全に分解
する。
【００１８】本発明の他の主要な構成は、絶縁表面を有
する基板上に珪素半導体膜を形成する工程と、前記珪素
半導体膜上に絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜上か
ら水素、フッ素、塩素から選ばれた１種類以上の元素を
イオン化して注入する工程とを有することを特徴とする
ものである。この工程の後で、水素、フッ素、もしくは
塩素のいずれかの、あるいはその混合の雰囲気で加熱処
理してもよい。
する基板上に珪素半導体膜を形成する工程と、前記珪素
半導体膜上に絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜上か
ら水素、フッ素、塩素から選ばれた１種類以上の元素を
イオン化して注入する工程とを有することを特徴とする
ものである。この工程の後で、水素、フッ素、もしくは
塩素のいずれかの、あるいはその混合の雰囲気で加熱処
理してもよい。
【００１９】一般に珪素半導体膜を利用してＴＦＴを構
成する場合、絶縁ゲイト型電界効果トタンジスタの構成
が採用される。そして、ゲイト絶縁膜として酸化珪素膜
や窒化珪素膜が採用される。この場合、珪素半導体膜と
ゲイト絶縁膜との界面特性が極めて重要となる。
成する場合、絶縁ゲイト型電界効果トタンジスタの構成
が採用される。そして、ゲイト絶縁膜として酸化珪素膜
や窒化珪素膜が採用される。この場合、珪素半導体膜と
ゲイト絶縁膜との界面特性が極めて重要となる。
【００２０】そこで、上記発明においては、珪素半導体
膜上に絶縁膜を形成した状態において、水素や塩素、フ
ッ素をイオン化して注入することにより、珪素半導体中
における珪素の不対結合手の中和と同時に、珪素半導体
と絶縁膜との界面における界面準位を減少を得るもので
ある。界面準位は、不対結合手に起因するものであるの
で、水素やフッ素、塩素の注入によって、不対結合手を
中和させることができる。そして界面準位を減少させる
ことができる。水素、塩素、フッ素を単独で注入する
か、組み合わせて注入するかは、使用できる装置や必要
とする特性を考慮して選択すればよい。
膜上に絶縁膜を形成した状態において、水素や塩素、フ
ッ素をイオン化して注入することにより、珪素半導体中
における珪素の不対結合手の中和と同時に、珪素半導体
と絶縁膜との界面における界面準位を減少を得るもので
ある。界面準位は、不対結合手に起因するものであるの
で、水素やフッ素、塩素の注入によって、不対結合手を
中和させることができる。そして界面準位を減少させる
ことができる。水素、塩素、フッ素を単独で注入する
か、組み合わせて注入するかは、使用できる装置や必要
とする特性を考慮して選択すればよい。
【００２１】上記構成において、水素、フッ素、塩素等
のイオンの投影飛程を珪素半導体膜と絶縁膜との界面近
傍とすることでその効果をさらに大きくすることができ
る。投影飛程とは、固体中に打ち込まれたイオンの静止
位置について、最も確立の高い深さを与える指標であ
る。従って、水素やフッ素、塩素のイオンの投影飛程を
珪素半導体膜と絶縁膜との界面近傍にするということ
は、珪素半導体膜と絶縁膜との界面近傍に最も多くの水
素、塩素、フッ素が存在することを意味する。この結
果、珪素半導体膜と絶縁膜との界面近傍を中心に珪素の
不対結合手の中和が行われることなり、珪素半導体膜と
絶縁膜との界面における界面準位を大きく減少させるこ
とができる。ただし、水素、塩素、フッ素はそれぞれ質
量が異なるので、複数の元素を組み合わせて注入する場
合には、ある元素は界面近傍に多く存在するが、他のも
のはそうでないということもありうる。この場合も、ど
の元素を界面近傍に多く存在させるかは、必要とする特
性によって選択すればよい。一般に、塩素−珪素結合や
フッ素−珪素結合は、水素−珪素結合力も結合エネルギ
ーが大きいので、塩素やフッ素が界面近傍に多く存在す
ると界面特性が安定する。
のイオンの投影飛程を珪素半導体膜と絶縁膜との界面近
傍とすることでその効果をさらに大きくすることができ
る。投影飛程とは、固体中に打ち込まれたイオンの静止
位置について、最も確立の高い深さを与える指標であ
る。従って、水素やフッ素、塩素のイオンの投影飛程を
珪素半導体膜と絶縁膜との界面近傍にするということ
は、珪素半導体膜と絶縁膜との界面近傍に最も多くの水
素、塩素、フッ素が存在することを意味する。この結
果、珪素半導体膜と絶縁膜との界面近傍を中心に珪素の
不対結合手の中和が行われることなり、珪素半導体膜と
絶縁膜との界面における界面準位を大きく減少させるこ
とができる。ただし、水素、塩素、フッ素はそれぞれ質
量が異なるので、複数の元素を組み合わせて注入する場
合には、ある元素は界面近傍に多く存在するが、他のも
のはそうでないということもありうる。この場合も、ど
の元素を界面近傍に多く存在させるかは、必要とする特
性によって選択すればよい。一般に、塩素−珪素結合や
フッ素−珪素結合は、水素−珪素結合力も結合エネルギ
ーが大きいので、塩素やフッ素が界面近傍に多く存在す
ると界面特性が安定する。
【００２２】また上記構成において、その水素やフッ
素、塩素のイオンの投影飛程を珪素半導体膜と絶縁膜と
の界面よりも、やや珪素半導体側にすることはさらに有
効である。これは、界面準位の原因となる珪素の不対結
合手が珪素半導体側により多く存在しているからであ
る。
素、塩素のイオンの投影飛程を珪素半導体膜と絶縁膜と
の界面よりも、やや珪素半導体側にすることはさらに有
効である。これは、界面準位の原因となる珪素の不対結
合手が珪素半導体側により多く存在しているからであ
る。
【００２３】上記の元素の注入工程の後に、水素やフッ
素、塩素単独、あるいはこれらの混合の雰囲気におい
て、適切な温度で加熱処理をおこなうと、珪素半導体と
その上に形成された絶縁膜にイオンが注入された結果生
じた不対結合手を、これらの元素で終端させることがで
き、より安定な状態を得ることができる。この場合も先
に注入された元素に関わらず、任意の雰囲気で加熱処理
できる。また、それぞれの元素単体の雰囲気のみでな
く、他の適切なガスによって希釈されていたり、化合物
ガスであってもよい。
素、塩素単独、あるいはこれらの混合の雰囲気におい
て、適切な温度で加熱処理をおこなうと、珪素半導体と
その上に形成された絶縁膜にイオンが注入された結果生
じた不対結合手を、これらの元素で終端させることがで
き、より安定な状態を得ることができる。この場合も先
に注入された元素に関わらず、任意の雰囲気で加熱処理
できる。また、それぞれの元素単体の雰囲気のみでな
く、他の適切なガスによって希釈されていたり、化合物
ガスであってもよい。
【００２４】本発明の他の主要な構成は、ゲイト電極を
マスクとして、一導電型を付与する不純物を活性層に注
入することにより、ソース及びドレイン領域を形成する
工程と、該工程の後、前記ソース及びドレイン領域に水
素、フッ素、塩素から選ばれた少なくとも１種類の元素
をイオン化して注入する工程とを有することを特徴とす
る。
マスクとして、一導電型を付与する不純物を活性層に注
入することにより、ソース及びドレイン領域を形成する
工程と、該工程の後、前記ソース及びドレイン領域に水
素、フッ素、塩素から選ばれた少なくとも１種類の元素
をイオン化して注入する工程とを有することを特徴とす
る。
【００２５】上記構成の具体的な例を図３に示す。ここ
では、注入すべき元素をして水素を選択した例を示す。
図３（Ｂ）において、ゲイト電極１４とその周囲の酸化
物層１５とをマスクとして、燐イオン（Ｐ+ ）の注入が
行われる。この燐イオンの注入によって、ソース／ドレ
イン領域となる１６、１８が形成される。そして、その
工程の後に水素イオンの注入を行う。この工程は燐イオ
ンの注入の前でもよい。特に不純物の導電型が変化する
領域は接合部と称され、高い電界が印加されることが多
い。このような接合部としては、ＰＮ接合、ＰＩ接合、
ＮＩ接合等があるが、このような接合部近傍の珪素半導
体中や絶縁膜中、あるいは両者の界面に不対結合手が存
在する場合には、高い電界によって放出された電子やホ
ールがこのような不対結合手に捕獲される。そして、こ
れらは電荷中心となって、半導体特性、特に実質的に真
性（Ｉ型）な半導体領域にＮ型やＰ型の導電型を誘起さ
せる。このような不対結合手は水素や塩素、フッ素によ
って終端できるが、それらの元素を有効に導入するに
は、これらの元素をイオン化して、注入すればよい。水
素、塩素、フッ素を単独で注入するか、組み合わせて注
入するかは、使用できる装置や必要とする特性を考慮し
て選択すればよい。さらに、上記の元素の注入工程の後
に、水素やフッ素、塩素単独、あるいはこれらの混合の
雰囲気において、適切な温度で加熱処理をおこなうと、
珪素半導体とその上に形成された絶縁膜にイオンが注入
された結果生じた不対結合手を、これらの元素で終端さ
せることができ、より安定な状態を得ることができる。
この場合も先に注入された元素に関わらず、任意の雰囲
気で加熱処理できる。また、それぞれの元素単体の雰囲
気のみでなく、他の適切なガスによって希釈されていた
り、化合物ガスであってもよい。
では、注入すべき元素をして水素を選択した例を示す。
図３（Ｂ）において、ゲイト電極１４とその周囲の酸化
物層１５とをマスクとして、燐イオン（Ｐ+ ）の注入が
行われる。この燐イオンの注入によって、ソース／ドレ
イン領域となる１６、１８が形成される。そして、その
工程の後に水素イオンの注入を行う。この工程は燐イオ
ンの注入の前でもよい。特に不純物の導電型が変化する
領域は接合部と称され、高い電界が印加されることが多
い。このような接合部としては、ＰＮ接合、ＰＩ接合、
ＮＩ接合等があるが、このような接合部近傍の珪素半導
体中や絶縁膜中、あるいは両者の界面に不対結合手が存
在する場合には、高い電界によって放出された電子やホ
ールがこのような不対結合手に捕獲される。そして、こ
れらは電荷中心となって、半導体特性、特に実質的に真
性（Ｉ型）な半導体領域にＮ型やＰ型の導電型を誘起さ
せる。このような不対結合手は水素や塩素、フッ素によ
って終端できるが、それらの元素を有効に導入するに
は、これらの元素をイオン化して、注入すればよい。水
素、塩素、フッ素を単独で注入するか、組み合わせて注
入するかは、使用できる装置や必要とする特性を考慮し
て選択すればよい。さらに、上記の元素の注入工程の後
に、水素やフッ素、塩素単独、あるいはこれらの混合の
雰囲気において、適切な温度で加熱処理をおこなうと、
珪素半導体とその上に形成された絶縁膜にイオンが注入
された結果生じた不対結合手を、これらの元素で終端さ
せることができ、より安定な状態を得ることができる。
この場合も先に注入された元素に関わらず、任意の雰囲
気で加熱処理できる。また、それぞれの元素単体の雰囲
気のみでなく、他の適切なガスによって希釈されていた
り、化合物ガスであってもよい。
【００２６】本発明の他の主要な構成は、ゲイト電極を
マスクとして、一導電型を付与する不純物を活性層に注
入することにより、ソース及びドレイン領域を形成する
工程と、前記ソース及びドレイン領域にレーザー光また
はそれと同等な強光を照射し、光アニールを行う工程
と、該工程の後、前記ソース及びドレイン領域に水素や
フッ素、塩素から選ばれた少なくとも１種類の元素をイ
オン化して注入する工程と、を有することを特徴とす
る。
マスクとして、一導電型を付与する不純物を活性層に注
入することにより、ソース及びドレイン領域を形成する
工程と、前記ソース及びドレイン領域にレーザー光また
はそれと同等な強光を照射し、光アニールを行う工程
と、該工程の後、前記ソース及びドレイン領域に水素や
フッ素、塩素から選ばれた少なくとも１種類の元素をイ
オン化して注入する工程と、を有することを特徴とす
る。
【００２７】上記構成の具体的な例を図４に示す。ここ
では、注入すべき元素をして水素を選択した例を示す。
図４（Ｂ）においてゲイト電極１４とその周囲の酸化物
層１５をマスクとして燐イオンの注入が行われる。そし
て（Ｃ）に示す工程において、レーザー光が照射され、
先のイオン注入によって生じた損傷のアニールと注入さ
れた燐の活性化が行われる。ただし、その際に珪素半導
体から珪素半導体の不対結合手を終端すべき水素が離脱
する。レーザー照射によって、不対結合手が消滅すれば
問題はないが、特にパルスレーザーの場合には照射時間
が短時間であるので、結晶に大きな歪みを残しやすい。
そこで、（Ｄ）の工程において、水素イオンが注入さ
れ、（Ｂ）の工程におけるイオン注入および（Ｃ）の工
程におけるレーザー光の照射において、珪素膜中から脱
離した水素の補充を行うことができる。また、（Ｅ）の
工程のように、全体を水素雰囲気中で加熱処理すると、
より効果的である。
では、注入すべき元素をして水素を選択した例を示す。
図４（Ｂ）においてゲイト電極１４とその周囲の酸化物
層１５をマスクとして燐イオンの注入が行われる。そし
て（Ｃ）に示す工程において、レーザー光が照射され、
先のイオン注入によって生じた損傷のアニールと注入さ
れた燐の活性化が行われる。ただし、その際に珪素半導
体から珪素半導体の不対結合手を終端すべき水素が離脱
する。レーザー照射によって、不対結合手が消滅すれば
問題はないが、特にパルスレーザーの場合には照射時間
が短時間であるので、結晶に大きな歪みを残しやすい。
そこで、（Ｄ）の工程において、水素イオンが注入さ
れ、（Ｂ）の工程におけるイオン注入および（Ｃ）の工
程におけるレーザー光の照射において、珪素膜中から脱
離した水素の補充を行うことができる。また、（Ｅ）の
工程のように、全体を水素雰囲気中で加熱処理すると、
より効果的である。
【００２８】
【作用】珪素半導体膜や絶縁膜、もしくは両者の界面に
対して水素やフッ素、塩素をイオン化して注入すること
で、珪素膜中における不対結合手を中和することがで
き、その電気特性を向上させることができる。この際、
通常の水素や塩素、フッ素等の雰囲気における加熱処理
とは異なって、より効果的に珪素半導体膜や絶縁膜中、
もしくは両者の界面にこれらの元素を導入できる。特
に、塩素とフッ素に関しては、通常の加熱処理では内部
（特に結晶珪素内部）にまで浸透させることは極めて難
しく、本発明のようにイオン化して、電気的に加速し、
注入するほうが効果的である。
対して水素やフッ素、塩素をイオン化して注入すること
で、珪素膜中における不対結合手を中和することがで
き、その電気特性を向上させることができる。この際、
通常の水素や塩素、フッ素等の雰囲気における加熱処理
とは異なって、より効果的に珪素半導体膜や絶縁膜中、
もしくは両者の界面にこれらの元素を導入できる。特
に、塩素とフッ素に関しては、通常の加熱処理では内部
（特に結晶珪素内部）にまで浸透させることは極めて難
しく、本発明のようにイオン化して、電気的に加速し、
注入するほうが効果的である。
【００２９】絶縁膜が形成された珪素膜に対して、水素
やフッ素、塩素をイオン化して、注入すると、珪素膜と
絶縁膜との界面準位を減少させることができる。特に、
水素やフッ素、塩素のイオンの注入に際して、その投影
飛程を珪素膜と絶縁膜との界面近傍とすることで、その
効果を高めることができる。
やフッ素、塩素をイオン化して、注入すると、珪素膜と
絶縁膜との界面準位を減少させることができる。特に、
水素やフッ素、塩素のイオンの注入に際して、その投影
飛程を珪素膜と絶縁膜との界面近傍とすることで、その
効果を高めることができる。
【００３０】珪素膜に対する不純物のイオン注入やレー
ザー光の照射の後に、珪素膜に水素やフッ素、塩素のイ
オンを注入すると、イオン注入やレーザー光の照射によ
って生じた珪素膜や絶縁膜、もしくは両者の界面に発生
した不対結合手や界面準位を補うことができる。
ザー光の照射の後に、珪素膜に水素やフッ素、塩素のイ
オンを注入すると、イオン注入やレーザー光の照射によ
って生じた珪素膜や絶縁膜、もしくは両者の界面に発生
した不対結合手や界面準位を補うことができる。
【００３１】以上のいずれの場合にも、水素や塩素、フ
ッ素をイオン化して注入したのちに水素やフッ素、塩素
の単独、もしくは混合雰囲気における加熱処理を実施す
ることで、より大きな効果を得ることができる。
ッ素をイオン化して注入したのちに水素やフッ素、塩素
の単独、もしくは混合雰囲気における加熱処理を実施す
ることで、より大きな効果を得ることができる。
【００３２】
【実施例】以下においてＴＦＴの作製工程において、本
発明を利用した例を示す。以下に示す各実施例において
は、ＴＦＴの各作製工程において本発明を実施する例を
示すが、複数の実施例を組み合わせることも当然可能で
ある。例えば、必要とする複数の工程において、水素イ
オン、もしくはフッ素イオン、もしくは塩素イオンの注
入を行うことが当然可能である。
発明を利用した例を示す。以下に示す各実施例において
は、ＴＦＴの各作製工程において本発明を実施する例を
示すが、複数の実施例を組み合わせることも当然可能で
ある。例えば、必要とする複数の工程において、水素イ
オン、もしくはフッ素イオン、もしくは塩素イオンの注
入を行うことが当然可能である。
【００３３】〔実施例１〕本実施例は、絶縁表面を有す
る基板上に形成された結晶性を有する薄膜珪素半導体
（結晶性珪素膜という）に対して、水素イオンの注入を
行い、前記結晶性珪素膜中に存在する不対結合手や欠陥
を消失させ、膜中のトラップを減少させるものである。
そしてこの結晶性珪素膜を用いてＴＦＴを作製する例で
ある。
る基板上に形成された結晶性を有する薄膜珪素半導体
（結晶性珪素膜という）に対して、水素イオンの注入を
行い、前記結晶性珪素膜中に存在する不対結合手や欠陥
を消失させ、膜中のトラップを減少させるものである。
そしてこの結晶性珪素膜を用いてＴＦＴを作製する例で
ある。
【００３４】図１に本実施例の作製工程を示す。本実施
例では絶縁表面を有する基板としてガラス基板を用い、
その表面にＴＦＴを形成する例を示す。まずガラス基板
１１として、コーニング７０５９ガラスを用意する。そ
してその表面に下地膜となる酸化珪素膜（図示せず）を
スパッタ法により２０００Åの厚さに形成する。次に非
晶質珪素膜をプラズマＣＶＤ法または減圧熱ＣＶＤ法に
よって１０００Åの厚さに形成する。そして加熱あるい
はレーザー光または強光の照射、さらにはそれらを組み
合わせた方法により、非晶質珪素膜を結晶化させる。こ
うして結晶性珪素膜が得られる。
例では絶縁表面を有する基板としてガラス基板を用い、
その表面にＴＦＴを形成する例を示す。まずガラス基板
１１として、コーニング７０５９ガラスを用意する。そ
してその表面に下地膜となる酸化珪素膜（図示せず）を
スパッタ法により２０００Åの厚さに形成する。次に非
晶質珪素膜をプラズマＣＶＤ法または減圧熱ＣＶＤ法に
よって１０００Åの厚さに形成する。そして加熱あるい
はレーザー光または強光の照射、さらにはそれらを組み
合わせた方法により、非晶質珪素膜を結晶化させる。こ
うして結晶性珪素膜が得られる。
【００３５】次に、ＴＦＴの活性層として必要とされる
形状に結晶性珪素膜をパターニングし、図１（Ａ）の１
２で示される活性層を得る。ここで、結晶性珪素膜で構
成される活性層１２に水素イオンの注入を行う。水素イ
オンの注入は、図５に示す装置を用いる。図５に示す装
置は、チャンバー５１とその内部に配置されたサンプル
ホルダー（基板ホルダー）５８、アノード電極５４、ア
ノード電極５４に高電圧を供給するための電源５３、グ
リッド電極５５を有している。アノード電極５４には最
大で１００ｋＶの電圧が印加される。この高電圧によっ
て、グリッド電極５５の近傍においてＲＦ放電等によっ
てイオン化された陽イオン５６は、サンプルホルダー５
８上に配置された基板（サンプル）の方向に加速され
る。その結果、基板には加速された陽イオンが打ち込ま
れることになる。
形状に結晶性珪素膜をパターニングし、図１（Ａ）の１
２で示される活性層を得る。ここで、結晶性珪素膜で構
成される活性層１２に水素イオンの注入を行う。水素イ
オンの注入は、図５に示す装置を用いる。図５に示す装
置は、チャンバー５１とその内部に配置されたサンプル
ホルダー（基板ホルダー）５８、アノード電極５４、ア
ノード電極５４に高電圧を供給するための電源５３、グ
リッド電極５５を有している。アノード電極５４には最
大で１００ｋＶの電圧が印加される。この高電圧によっ
て、グリッド電極５５の近傍においてＲＦ放電等によっ
てイオン化された陽イオン５６は、サンプルホルダー５
８上に配置された基板（サンプル）の方向に加速され
る。その結果、基板には加速された陽イオンが打ち込ま
れることになる。
【００３６】本実施例においては、以下の条件で水素イ
オンの注入を行った。 加速電圧：２０ＫｅＶ ドーズ量：１×１０16ｃｍ-2 こうして図１（Ａ）に示されるように、水素イオンが結
晶性珪素膜で構成された活性層１２に打ち込まれ、内部
の欠陥やトラップを減少させることができる。次にゲイ
ト絶縁膜となる酸化珪素膜１３をスパッタ法で１０００
Åの厚さに形成する。（図１（Ｂ））
オンの注入を行った。 加速電圧：２０ＫｅＶ ドーズ量：１×１０16ｃｍ-2 こうして図１（Ａ）に示されるように、水素イオンが結
晶性珪素膜で構成された活性層１２に打ち込まれ、内部
の欠陥やトラップを減少させることができる。次にゲイ
ト絶縁膜となる酸化珪素膜１３をスパッタ法で１０００
Åの厚さに形成する。（図１（Ｂ））
【００３７】次にアルミニウムを主成分とする膜を５０
００Åの厚さに蒸着法で形成する。このアルミニウムを
主成分とする膜をパターニングしてゲイト電極１４を形
成する。さらに陽極酸化法を用いてこのアルミニウムを
主成分とする材料で構成されたゲイト電極１４の周囲に
酸化物層１５を形成する。この酸化物層１５は、例えば
２０００Åの厚さに形成される。この酸化物層１５が存
在することで、後の一導電型を付与する不純物のイオン
注入工程において、ゲイト電極１４の側面にマスクが設
けられた形となり、オフセットゲイト領域を形成するこ
とができる。
００Åの厚さに蒸着法で形成する。このアルミニウムを
主成分とする膜をパターニングしてゲイト電極１４を形
成する。さらに陽極酸化法を用いてこのアルミニウムを
主成分とする材料で構成されたゲイト電極１４の周囲に
酸化物層１５を形成する。この酸化物層１５は、例えば
２０００Åの厚さに形成される。この酸化物層１５が存
在することで、後の一導電型を付与する不純物のイオン
注入工程において、ゲイト電極１４の側面にマスクが設
けられた形となり、オフセットゲイト領域を形成するこ
とができる。
【００３８】なおゲイト電極を、他の金属材料や半導体
材料、さらにはそれらの積層体や混合物で構成するので
もよい。そしてＰ（燐）イオンの注入を行い、１６と１
８で示される領域にＰイオンを注入する。この時、酸化
物層１５がマスクとなり、１０で示される部分をオフセ
ットゲイト領域として設けることができる。（図１
（Ｃ））なお、本実施例においては、この工程におい
て、Ｐイオンを注入したので、完成したＴＦＴはＮチャ
ネル型となる。ここでＢイオンを注入すれば、Ｐチャネ
ル型のＴＦＴを得ることができる。
材料、さらにはそれらの積層体や混合物で構成するので
もよい。そしてＰ（燐）イオンの注入を行い、１６と１
８で示される領域にＰイオンを注入する。この時、酸化
物層１５がマスクとなり、１０で示される部分をオフセ
ットゲイト領域として設けることができる。（図１
（Ｃ））なお、本実施例においては、この工程におい
て、Ｐイオンを注入したので、完成したＴＦＴはＮチャ
ネル型となる。ここでＢイオンを注入すれば、Ｐチャネ
ル型のＴＦＴを得ることができる。
【００３９】次に、（Ｃ）の工程で注入されたＰイオン
を活性化と、イオン注入時に受けたダメージを回復させ
るためにレーザー光の照射によるアニールを行う。ここ
では、ＫｒＦエキシマレーザーを用い、１００〜３００
ｍＪ／ｃｍ2 のパワー密度で１〜数ショットの照射を行
う。この工程において、レーザー光の照射と同時に３０
０度程度の加熱を併用することは効果的である。こうし
てソース／ドレイン領域，１６／１８を形成することが
できる。また同時に自己整合的にチャネル形成領域１７
が形成される。（図１（Ｄ））
を活性化と、イオン注入時に受けたダメージを回復させ
るためにレーザー光の照射によるアニールを行う。ここ
では、ＫｒＦエキシマレーザーを用い、１００〜３００
ｍＪ／ｃｍ2 のパワー密度で１〜数ショットの照射を行
う。この工程において、レーザー光の照射と同時に３０
０度程度の加熱を併用することは効果的である。こうし
てソース／ドレイン領域，１６／１８を形成することが
できる。また同時に自己整合的にチャネル形成領域１７
が形成される。（図１（Ｄ））
【００４０】また、レーザー光の照射の代わりに、それ
と同等の強光、例えば赤外光を照射しアニールを行うの
でもよい。赤外光は、ガラス基板には吸収されにくく、
珪素には吸収され易いので、珪素のみを選択的に加熱す
ることができる。このような赤外光を用いた加熱は、Ｒ
ＴＡ（ラピッド・サーマル・アニール）とよばれてい
る。またヒータ等による加熱手段を用いて、アニールを
行うのでもよい。
と同等の強光、例えば赤外光を照射しアニールを行うの
でもよい。赤外光は、ガラス基板には吸収されにくく、
珪素には吸収され易いので、珪素のみを選択的に加熱す
ることができる。このような赤外光を用いた加熱は、Ｒ
ＴＡ（ラピッド・サーマル・アニール）とよばれてい
る。またヒータ等による加熱手段を用いて、アニールを
行うのでもよい。
【００４１】次に、層間絶縁膜１９として酸化珪素膜を
８０００Å程度の厚さにＴＥＯＳを原料としたプラズマ
ＣＶＤ法で形成する。このプラズマＣＶＤ法での酸化珪
素膜の成膜においては、加熱温度を３５０度以下とする
ことが必要である。これは、（Ａ）の工程で注入された
水素イオンの離脱を防ぐためである。
８０００Å程度の厚さにＴＥＯＳを原料としたプラズマ
ＣＶＤ法で形成する。このプラズマＣＶＤ法での酸化珪
素膜の成膜においては、加熱温度を３５０度以下とする
ことが必要である。これは、（Ａ）の工程で注入された
水素イオンの離脱を防ぐためである。
【００４２】次に、配線のための穴開けパターニングを
行い、アルミニウムまたはアルミニウムと他の金属との
多層膜を用いて、電極２０と２１とを形成する。さらに
ファイナルコート膜として窒化珪素膜２２を１０００〜
５０００Å、例えば３０００Åの厚さに形成する。この
窒化珪素膜２２の形成は、シランとアンモニアとを原料
ガスとしたプラズマＣＶＤ法を用いればよい。（図１
（Ｅ））
行い、アルミニウムまたはアルミニウムと他の金属との
多層膜を用いて、電極２０と２１とを形成する。さらに
ファイナルコート膜として窒化珪素膜２２を１０００〜
５０００Å、例えば３０００Åの厚さに形成する。この
窒化珪素膜２２の形成は、シランとアンモニアとを原料
ガスとしたプラズマＣＶＤ法を用いればよい。（図１
（Ｅ））
【００４３】そして最後に、常圧の水素雰囲気中におい
て、３５０〜５００度の温度で１時間の水素化アニール
を行い、ＴＦＴを完成する。ここで、水素化アニールの
代わりにフッ素化アニールを行ってもよいし、塩素化ア
ニールを行ってもかまわない。この水素化アニールによ
って、（Ａ）の工程でイオン注入された水素を活性層内
に閉じ込めるとともに、さらに徹底して活性層内の不対
結合手や欠陥を減少させることができる。なお、ファイ
ナルコート膜である窒化珪素膜の形成前に水素化アニー
ルを行い、その後にファイナルコート膜を形成すること
で、水素の脱離を防ぐ構成とすることができる。
て、３５０〜５００度の温度で１時間の水素化アニール
を行い、ＴＦＴを完成する。ここで、水素化アニールの
代わりにフッ素化アニールを行ってもよいし、塩素化ア
ニールを行ってもかまわない。この水素化アニールによ
って、（Ａ）の工程でイオン注入された水素を活性層内
に閉じ込めるとともに、さらに徹底して活性層内の不対
結合手や欠陥を減少させることができる。なお、ファイ
ナルコート膜である窒化珪素膜の形成前に水素化アニー
ルを行い、その後にファイナルコート膜を形成すること
で、水素の脱離を防ぐ構成とすることができる。
【００４４】〔実施例２〕本実施例は、結晶性珪素膜を
形成した後にその上に酸化珪素膜を形成し、その後に水
素イオンの注入を行い、結晶性珪素膜と酸化珪素膜との
界面における界面準位を低下させ良好な界面特性を得る
ものである。そして、この結晶性珪素膜をＴＦＴの活性
層として利用し、さらに酸化珪素膜をゲイト絶縁膜とし
て利用することにより、ＴＦＴを作製する例である。
形成した後にその上に酸化珪素膜を形成し、その後に水
素イオンの注入を行い、結晶性珪素膜と酸化珪素膜との
界面における界面準位を低下させ良好な界面特性を得る
ものである。そして、この結晶性珪素膜をＴＦＴの活性
層として利用し、さらに酸化珪素膜をゲイト絶縁膜とし
て利用することにより、ＴＦＴを作製する例である。
【００４５】図２に本実施例の作製工程を説明する。図
２に示される符号は特に断らない限り、図１に示すもの
と同じ部分を示す。本実施例においては、絶縁表面を有
する基板としてコーニング７０５９ガラス基板を用い
る。まず、ガラズ基板１１上に下地膜（図示せず）とし
て酸化珪素膜を２０００Åの厚さにスパッタ法によって
成膜する。
２に示される符号は特に断らない限り、図１に示すもの
と同じ部分を示す。本実施例においては、絶縁表面を有
する基板としてコーニング７０５９ガラス基板を用い
る。まず、ガラズ基板１１上に下地膜（図示せず）とし
て酸化珪素膜を２０００Åの厚さにスパッタ法によって
成膜する。
【００４６】次に非晶質珪素膜をプラズマＣＶＤ法また
は減圧熱ＣＶＤ法によって１０００Åの厚さに形成す
る。そして加熱あるいはレーザー光または強光の照射、
さらにはそれらを組み合わせた方法により、非晶質珪素
膜を結晶化させる。こうして結晶性珪素膜が得られる。
は減圧熱ＣＶＤ法によって１０００Åの厚さに形成す
る。そして加熱あるいはレーザー光または強光の照射、
さらにはそれらを組み合わせた方法により、非晶質珪素
膜を結晶化させる。こうして結晶性珪素膜が得られる。
【００４７】次に、ＴＦＴの活性層として必要とされる
形状に結晶性珪素膜をパターニングし、図２（Ａ）の１
２で示される活性層を得る。次にゲイト絶縁膜となる酸
化珪素膜１３を１０００Åの厚さにスパッタ法によって
成膜する。そして、酸化珪素膜１３を介して結晶性珪素
膜で構成される活性層１２に水素イオンの注入を行う。
水素イオンの注入は、図５に示す装置を用いて行う。
（図２（Ｂ）） 本実施例においては、投影飛程が活性層と酸化珪素膜と
の界面近傍にくるように加速電圧を設定した。具体的な
条件は以下の通りである。 加速電圧：３５ＫｅＶ ドーズ量：１×１０16ｃｍ-2
形状に結晶性珪素膜をパターニングし、図２（Ａ）の１
２で示される活性層を得る。次にゲイト絶縁膜となる酸
化珪素膜１３を１０００Åの厚さにスパッタ法によって
成膜する。そして、酸化珪素膜１３を介して結晶性珪素
膜で構成される活性層１２に水素イオンの注入を行う。
水素イオンの注入は、図５に示す装置を用いて行う。
（図２（Ｂ）） 本実施例においては、投影飛程が活性層と酸化珪素膜と
の界面近傍にくるように加速電圧を設定した。具体的な
条件は以下の通りである。 加速電圧：３５ＫｅＶ ドーズ量：１×１０16ｃｍ-2
【００４８】図２（Ｂ）に示すように水素イオンを注入
することによって、結晶性珪素膜で構成される活性層１
２と酸化珪素膜１３との界面およびその近傍におけるト
ラップや欠陥が減少し、良好な界面準位を有する構成を
得ることができる。次にアルミニウムを主成分とする膜
を５０００Åの厚さに蒸着法で形成する。このアルミニ
ウムを主成分とする膜をパターニングしてゲイト電極１
４を形成する。さらに陽極酸化法を用いてこのアルミニ
ウムを主成分とする材料で構成されたゲイト電極１４の
周囲に酸化物層１５を形成する。この酸化物層１５は、
例えば２０００Åの厚さに形成される。
することによって、結晶性珪素膜で構成される活性層１
２と酸化珪素膜１３との界面およびその近傍におけるト
ラップや欠陥が減少し、良好な界面準位を有する構成を
得ることができる。次にアルミニウムを主成分とする膜
を５０００Åの厚さに蒸着法で形成する。このアルミニ
ウムを主成分とする膜をパターニングしてゲイト電極１
４を形成する。さらに陽極酸化法を用いてこのアルミニ
ウムを主成分とする材料で構成されたゲイト電極１４の
周囲に酸化物層１５を形成する。この酸化物層１５は、
例えば２０００Åの厚さに形成される。
【００４９】なおゲイト電極を、他の金属材料や半導体
材料、さらにはそれらの積層体や混合物で構成するので
もよい。そしてＰ（燐）イオンの注入を行い、１６と１
８で示される領域にＰイオンを注入する。この時、酸化
物層１５がマスクとなり、１０で示される部分をオフセ
ットゲイト領域として設けることができる。（図２
（Ｃ））
材料、さらにはそれらの積層体や混合物で構成するので
もよい。そしてＰ（燐）イオンの注入を行い、１６と１
８で示される領域にＰイオンを注入する。この時、酸化
物層１５がマスクとなり、１０で示される部分をオフセ
ットゲイト領域として設けることができる。（図２
（Ｃ））
【００５０】なお、本実施例においては、この工程にお
いて、Ｐイオンを注入したので、完成したＴＦＴはＮチ
ャネル型となる。ここでＢイオンを注入すれば、Ｐチャ
ネル型のＴＦＴを得ることができる。次に、（Ｃ）の工
程で注入されたＰイオンの活性化と、イオン注入時に受
けたダメージを回復させるためにレーザー光の照射によ
るアにールを行う。ここでは、ＫｒＦエキシマレーザー
を用い、１００〜３００ｍＪ／ｃｍ2 のパワー密度で１
〜数ショットの照射を行う。この工程において、レーザ
ー光の照射と同時に３００度程度の加熱を併用すること
は効果的である。こうして、ソース／ドレイン領域，１
６／１８を得ることができる。また自己整合的にチャネ
ル形成領域１７が形成される。（図２（Ｄ））
いて、Ｐイオンを注入したので、完成したＴＦＴはＮチ
ャネル型となる。ここでＢイオンを注入すれば、Ｐチャ
ネル型のＴＦＴを得ることができる。次に、（Ｃ）の工
程で注入されたＰイオンの活性化と、イオン注入時に受
けたダメージを回復させるためにレーザー光の照射によ
るアにールを行う。ここでは、ＫｒＦエキシマレーザー
を用い、１００〜３００ｍＪ／ｃｍ2 のパワー密度で１
〜数ショットの照射を行う。この工程において、レーザ
ー光の照射と同時に３００度程度の加熱を併用すること
は効果的である。こうして、ソース／ドレイン領域，１
６／１８を得ることができる。また自己整合的にチャネ
ル形成領域１７が形成される。（図２（Ｄ））
【００５１】なお上記アニール工程は、前述の赤外光の
照射によるＲＴＡや加熱によるものでもよい。次に、層
間絶縁膜１９として酸化珪素膜を８０００Å程度の厚さ
にＴＥＯＳを原料としたプラズマＣＶＤ法で形成するこ
のプラズマＣＶＤ法での酸化珪素膜の成膜においては、
加熱温度を３５０度以下とすることが必要である。これ
は、（Ｂ）の工程に注入された水素イオンの離脱を防ぐ
ためである。次に、配線のための穴開けパターニングを
行い、アルミニウムまたはアルミニウムと他の金属との
多層膜を用いて、電極２０と２１とを形成する。さらに
フィナルコート膜として窒化珪素膜２２を形成する。
（図２（Ｅ））
照射によるＲＴＡや加熱によるものでもよい。次に、層
間絶縁膜１９として酸化珪素膜を８０００Å程度の厚さ
にＴＥＯＳを原料としたプラズマＣＶＤ法で形成するこ
のプラズマＣＶＤ法での酸化珪素膜の成膜においては、
加熱温度を３５０度以下とすることが必要である。これ
は、（Ｂ）の工程に注入された水素イオンの離脱を防ぐ
ためである。次に、配線のための穴開けパターニングを
行い、アルミニウムまたはアルミニウムと他の金属との
多層膜を用いて、電極２０と２１とを形成する。さらに
フィナルコート膜として窒化珪素膜２２を形成する。
（図２（Ｅ））
【００５２】そして最後に、常圧の水素雰囲気中におい
て、３５０〜５００度の温度で１時間の水素化アニール
を行い、ＴＦＴを完成する。この水素化アニールは、
（Ｂ）の工程でイオン注入された水素を活性層内に閉じ
込めるとともに、さらに徹底して活性層内の不対結合手
や欠陥を減少させるためのものである。本実施例のよう
に珪素半導体膜を形成した後にその上に酸化珪素膜を形
成し、しかる後に水素イオンの注入を行うことによっ
て、珪素半導体膜とその上の酸化珪素膜との界面におけ
る界面準位を下げることができる。特にこの構成をＴＦ
Ｔの活性層とゲイト絶縁膜とに応用することで、良好な
特性を有するＴＦＴを得ることができる。
て、３５０〜５００度の温度で１時間の水素化アニール
を行い、ＴＦＴを完成する。この水素化アニールは、
（Ｂ）の工程でイオン注入された水素を活性層内に閉じ
込めるとともに、さらに徹底して活性層内の不対結合手
や欠陥を減少させるためのものである。本実施例のよう
に珪素半導体膜を形成した後にその上に酸化珪素膜を形
成し、しかる後に水素イオンの注入を行うことによっ
て、珪素半導体膜とその上の酸化珪素膜との界面におけ
る界面準位を下げることができる。特にこの構成をＴＦ
Ｔの活性層とゲイト絶縁膜とに応用することで、良好な
特性を有するＴＦＴを得ることができる。
【００５３】〔実施例３〕本実施例は、ＴＦＴの作製工
程において、ゲイト電極をマスクとした一導電型を付与
する不純物注入に引き続いて、Ｈ+ イオン（水素イオ
ン）を注入し、ソース／ドレイン領域および、ソース／
ドレイン領域とチャンネルが形成される実質的に真性な
領域との接合部分およびその近傍のおけるトラップや欠
陥を消失せんとするものである。図３に本実施例の作製
工程を示す。まず、下地膜である酸化珪素膜が２０００
Åの厚さに形成されているガラス基板を用意する。ここ
ではコーニング７０５９ガラス基板を用いる。
程において、ゲイト電極をマスクとした一導電型を付与
する不純物注入に引き続いて、Ｈ+ イオン（水素イオ
ン）を注入し、ソース／ドレイン領域および、ソース／
ドレイン領域とチャンネルが形成される実質的に真性な
領域との接合部分およびその近傍のおけるトラップや欠
陥を消失せんとするものである。図３に本実施例の作製
工程を示す。まず、下地膜である酸化珪素膜が２０００
Åの厚さに形成されているガラス基板を用意する。ここ
ではコーニング７０５９ガラス基板を用いる。
【００５４】まず、下地膜が形成されたガラス基板１１
上に非晶質珪素膜をプラズマＣＶＤ法または減圧熱ＣＶ
Ｄ法によって１０００Åの厚さに形成する。そして加熱
あるいはレーザー光または強光の照射、さらにはそれら
を組み合わせた方法により、非晶質珪素膜を結晶化させ
る。こうして結晶性珪素膜が得られる。次に、ＴＦＴの
活性層として必要とされる形状に結晶性珪素膜をパター
ニングし、図３（Ａ）の１２で示される活性層を得る。
上に非晶質珪素膜をプラズマＣＶＤ法または減圧熱ＣＶ
Ｄ法によって１０００Åの厚さに形成する。そして加熱
あるいはレーザー光または強光の照射、さらにはそれら
を組み合わせた方法により、非晶質珪素膜を結晶化させ
る。こうして結晶性珪素膜が得られる。次に、ＴＦＴの
活性層として必要とされる形状に結晶性珪素膜をパター
ニングし、図３（Ａ）の１２で示される活性層を得る。
【００５５】次にゲイト絶縁膜となる酸化珪素膜１３を
１０００Åの厚さにスパッタ法によって成膜する。次に
アルミニウムを主成分とする膜を５０００Åの厚さに蒸
着法で形成する。このアルミニウムを主成分とする膜を
パターニングしてゲイト電極１４を形成する。さらに陽
極酸化法を用いてこのアルミニウムを主成分とする材料
で構成されたゲイト電極１４の周囲に酸化物層１５を形
成する。この酸化物層１５は、例えば２０００Åの厚さ
に形成される。
１０００Åの厚さにスパッタ法によって成膜する。次に
アルミニウムを主成分とする膜を５０００Åの厚さに蒸
着法で形成する。このアルミニウムを主成分とする膜を
パターニングしてゲイト電極１４を形成する。さらに陽
極酸化法を用いてこのアルミニウムを主成分とする材料
で構成されたゲイト電極１４の周囲に酸化物層１５を形
成する。この酸化物層１５は、例えば２０００Åの厚さ
に形成される。
【００５６】そしてＰ（燐）イオンの注入を行い、１６
と１８で示される領域にＰイオンを注入する。この時、
酸化物層１５がマスクとなり、１０で示される部分をオ
フセットゲイト領域として設けることができる。（図３
（Ｂ）） ここで、水素イオンの注入を行う。水素イオンの注入
は、図５に示す装置を用いて行う。イオン注入条件は以
下の通りである。 加速電圧：４０ＫｅＶ ドーズ量：２×１０16ｃｍ-2
と１８で示される領域にＰイオンを注入する。この時、
酸化物層１５がマスクとなり、１０で示される部分をオ
フセットゲイト領域として設けることができる。（図３
（Ｂ）） ここで、水素イオンの注入を行う。水素イオンの注入
は、図５に示す装置を用いて行う。イオン注入条件は以
下の通りである。 加速電圧：４０ＫｅＶ ドーズ量：２×１０16ｃｍ-2
【００５７】次に、（Ｂ）および（Ｃ）の工程で注入さ
れたＰイオンの活性化と、（Ｂ）および（Ｃ）の工程に
おけるイオン注入時に受けたダメージを回復させるため
にレーザー光の照射によるアにールを行う。ここでは、
ＫｒＦエキシマレーザーを用い、１００〜３００ｍＪ／
ｃｍ2 のパワー密度で１〜数ショットの照射を行う。こ
の工程において、レーザー光の照射と同時に３００度程
度の加熱を併用することは効果的である。（図３
（Ｄ）） 上記アニール工程は、前述の赤外光の照射にようＲＴＡ
や加熱によるものでもよい。
れたＰイオンの活性化と、（Ｂ）および（Ｃ）の工程に
おけるイオン注入時に受けたダメージを回復させるため
にレーザー光の照射によるアにールを行う。ここでは、
ＫｒＦエキシマレーザーを用い、１００〜３００ｍＪ／
ｃｍ2 のパワー密度で１〜数ショットの照射を行う。こ
の工程において、レーザー光の照射と同時に３００度程
度の加熱を併用することは効果的である。（図３
（Ｄ）） 上記アニール工程は、前述の赤外光の照射にようＲＴＡ
や加熱によるものでもよい。
【００５８】次に、層間絶縁膜１９として酸化珪素膜を
８０００Å程度の厚さにＴＥＯＳを原料としたプラズマ
ＣＶＤ法で形成する。このプラズマＣＶＤ法での酸化珪
素膜の成膜においては、加熱温度を３５０度以下とする
ことが必要である。これは、（Ｃ）の工程に注入された
水素イオンの離脱を防ぐためである。
８０００Å程度の厚さにＴＥＯＳを原料としたプラズマ
ＣＶＤ法で形成する。このプラズマＣＶＤ法での酸化珪
素膜の成膜においては、加熱温度を３５０度以下とする
ことが必要である。これは、（Ｃ）の工程に注入された
水素イオンの離脱を防ぐためである。
【００５９】次に、配線のための穴開けパターニングを
行い、アルミニウムまたはアルミニウムと他の金属との
多層膜を用いて、電極２０と２１とを形成する。（図２
（Ｅ））そして最後に、常圧の水素雰囲気中において、
３５０〜５００度の温度で１時間の水素化アニールを行
い、ＴＦＴを完成する。
行い、アルミニウムまたはアルミニウムと他の金属との
多層膜を用いて、電極２０と２１とを形成する。（図２
（Ｅ））そして最後に、常圧の水素雰囲気中において、
３５０〜５００度の温度で１時間の水素化アニールを行
い、ＴＦＴを完成する。
【００６０】〔実施例４〕本実施例は、ゲイト電極をマ
スクとして一導電型を付与する不純物のイオン注入とそ
の後のアニールによって、ソース／ドレイン領域を形成
した後に、水素イオンを注入するものである。まず下地
膜として酸化珪素膜が形成されたガラス基板を用意す
る。ここでは、スパッタ法によって酸化珪素膜が２００
０Åの厚さに形成されたコーニング７０５９ガラス基板
を用いる。
スクとして一導電型を付与する不純物のイオン注入とそ
の後のアニールによって、ソース／ドレイン領域を形成
した後に、水素イオンを注入するものである。まず下地
膜として酸化珪素膜が形成されたガラス基板を用意す
る。ここでは、スパッタ法によって酸化珪素膜が２００
０Åの厚さに形成されたコーニング７０５９ガラス基板
を用いる。
【００６１】まず、下地膜が形成されたガラス基板１１
上に非晶質珪素膜をプラズマＣＶＤ法または減圧熱ＣＶ
Ｄ法によって１０００Åの厚さに形成する。そして加熱
あるいはレーザー光または強光の照射、さらにはそれら
を組み合わせた方法により、非晶質珪素膜を結晶化させ
る。こうして結晶性珪素膜が得られる。次に、ＴＦＴの
活性層として必要とされる形状に結晶性珪素膜をパター
ニングし、図４（Ａ）の１２で示される活性層を得る。
上に非晶質珪素膜をプラズマＣＶＤ法または減圧熱ＣＶ
Ｄ法によって１０００Åの厚さに形成する。そして加熱
あるいはレーザー光または強光の照射、さらにはそれら
を組み合わせた方法により、非晶質珪素膜を結晶化させ
る。こうして結晶性珪素膜が得られる。次に、ＴＦＴの
活性層として必要とされる形状に結晶性珪素膜をパター
ニングし、図４（Ａ）の１２で示される活性層を得る。
【００６２】次にゲイト絶縁膜となる酸化珪素膜１３を
１０００Åの厚さにスパッタ法によって成膜する。次に
アルミニウムを主成分とする膜を５０００Åの厚さに蒸
着法で形成する。このアルミニウムを主成分とする膜を
パターニングしてゲイト電極１４を形成する。さらに陽
極酸化法を用いてこのアルミニウムを主成分とする材料
で構成されたゲイト電極１４の周囲に酸化物層１５を形
成する。この酸化物層１５は、例えば２０００Åの厚さ
に形成される。
１０００Åの厚さにスパッタ法によって成膜する。次に
アルミニウムを主成分とする膜を５０００Åの厚さに蒸
着法で形成する。このアルミニウムを主成分とする膜を
パターニングしてゲイト電極１４を形成する。さらに陽
極酸化法を用いてこのアルミニウムを主成分とする材料
で構成されたゲイト電極１４の周囲に酸化物層１５を形
成する。この酸化物層１５は、例えば２０００Åの厚さ
に形成される。
【００６３】そしてＰ（燐）イオンの注入を行い、１６
と１８で示される領域にＰイオンを注入する。この時、
酸化物層１５がマスクとなり、１０で示される部分をオ
フセットゲイト領域として設けることができる。（図４
（Ｂ））次に、（Ｂ）で示されるイオン注入工程時に受
けたダメージを回復させるためにレーザー光の照射によ
るアにールを行う。ここでは、ＫｒＦエキシマレーザー
を用い、１００〜３００ｍＪ／ｃｍ2 のパワー密度で１
〜数ショットの照射を行う。この工程において、レーザ
ー光の照射と同時に３００度程度の加熱を併用すること
は効果的である。（図３（Ｄ））
と１８で示される領域にＰイオンを注入する。この時、
酸化物層１５がマスクとなり、１０で示される部分をオ
フセットゲイト領域として設けることができる。（図４
（Ｂ））次に、（Ｂ）で示されるイオン注入工程時に受
けたダメージを回復させるためにレーザー光の照射によ
るアにールを行う。ここでは、ＫｒＦエキシマレーザー
を用い、１００〜３００ｍＪ／ｃｍ2 のパワー密度で１
〜数ショットの照射を行う。この工程において、レーザ
ー光の照射と同時に３００度程度の加熱を併用すること
は効果的である。（図３（Ｄ））
【００６４】次に、図４（Ｄ）に示すように、水素イオ
ンの注入を行う。この工程は図５に示す装置を用いて、
以下の条件で行う。 加速電圧：４０ＫｅＶ ドーズ量：２×１０16ｃｍ-2 この工程によって、（Ｂ）で示されるイオン注入工程と
（Ｄ）で示されるレーザー光の照射とにおいて脱離した
水素の補充を行うことができる。
ンの注入を行う。この工程は図５に示す装置を用いて、
以下の条件で行う。 加速電圧：４０ＫｅＶ ドーズ量：２×１０16ｃｍ-2 この工程によって、（Ｂ）で示されるイオン注入工程と
（Ｄ）で示されるレーザー光の照射とにおいて脱離した
水素の補充を行うことができる。
【００６５】次に、層間絶縁膜１９として酸化珪素膜を
８０００Å程度の厚さにＴＥＯＳを原料としたプラズマ
ＣＶＤ法で形成するこのプラズマＣＶＤ法での酸化珪素
膜の成膜においては、加熱温度を３５０度以下とするこ
とが必要である。これは、（Ｄ）の工程に注入された水
素イオンの離脱を防ぐためである。
８０００Å程度の厚さにＴＥＯＳを原料としたプラズマ
ＣＶＤ法で形成するこのプラズマＣＶＤ法での酸化珪素
膜の成膜においては、加熱温度を３５０度以下とするこ
とが必要である。これは、（Ｄ）の工程に注入された水
素イオンの離脱を防ぐためである。
【００６６】次に、配線のための穴開けパターニングを
行い、アルミニウムまたはアルミニウムと他の金属との
多層膜を用いて、電極２０と２１とを形成する。さらに
ファイナルコート膜として窒化珪素膜２２を形成する。
（図２（Ｅ）） そして最後に、常圧の水素雰囲気中において、３５０〜
５００度の温度で１時間の水素化アニールを行い、ＴＦ
Ｔを完成する。
行い、アルミニウムまたはアルミニウムと他の金属との
多層膜を用いて、電極２０と２１とを形成する。さらに
ファイナルコート膜として窒化珪素膜２２を形成する。
（図２（Ｅ）） そして最後に、常圧の水素雰囲気中において、３５０〜
５００度の温度で１時間の水素化アニールを行い、ＴＦ
Ｔを完成する。
【００６７】〔実施例５〕本実施例は、活性層上にゲイ
ト電極を形成した状態において、まず水素イオンの注入
を行い、さらに、ゲイト電極をマスクとして一導電型を
付与する不純物のイオン注入とその後のアニールによっ
て、ソース／ドレイン領域を形成した後に、２回目の水
素イオンを注入するものである。即ち、実施例１と実施
例４に示す作製工程を組み合わせたることによってＴＦ
Ｔを得た例である。
ト電極を形成した状態において、まず水素イオンの注入
を行い、さらに、ゲイト電極をマスクとして一導電型を
付与する不純物のイオン注入とその後のアニールによっ
て、ソース／ドレイン領域を形成した後に、２回目の水
素イオンを注入するものである。即ち、実施例１と実施
例４に示す作製工程を組み合わせたることによってＴＦ
Ｔを得た例である。
【００６８】まず下地膜として酸化珪素膜が形成された
ガラス基板を用意する。ここでは、スパッタ法によって
酸化珪素膜が２０００Åの厚さに形成されたコーニング
７０５９ガラス基板を用いる。まず、図６（Ａ）に示す
ように、下地膜が形成されたガラス基板１１上に非晶質
珪素膜をプラズマＣＶＤ法または減圧熱ＣＶＤ法によっ
て１０００Åの厚さに形成する。そして結晶化を助長す
る触媒元素としてニッケル元素を非晶質珪素膜の表面に
導入し、しかる後に５５０度、８時間の加熱処理により
結晶化を行う。こうして結晶性珪素膜が得られる。
ガラス基板を用意する。ここでは、スパッタ法によって
酸化珪素膜が２０００Åの厚さに形成されたコーニング
７０５９ガラス基板を用いる。まず、図６（Ａ）に示す
ように、下地膜が形成されたガラス基板１１上に非晶質
珪素膜をプラズマＣＶＤ法または減圧熱ＣＶＤ法によっ
て１０００Åの厚さに形成する。そして結晶化を助長す
る触媒元素としてニッケル元素を非晶質珪素膜の表面に
導入し、しかる後に５５０度、８時間の加熱処理により
結晶化を行う。こうして結晶性珪素膜が得られる。
【００６９】次に、ＴＦＴの活性層として必要とされる
形状に結晶性珪素膜をパターニングし、図５（Ａ）の１
２で示される活性層を得る。そしてズパッタ法によって
ゲイト絶縁膜となる酸化珪素膜１３を１０００Åの厚さ
に成膜する。ここで、水素イオンの注入を行う。ここで
は図５に示す装置を用い、以下の条件で水素イオンの注
入を行う。
形状に結晶性珪素膜をパターニングし、図５（Ａ）の１
２で示される活性層を得る。そしてズパッタ法によって
ゲイト絶縁膜となる酸化珪素膜１３を１０００Åの厚さ
に成膜する。ここで、水素イオンの注入を行う。ここで
は図５に示す装置を用い、以下の条件で水素イオンの注
入を行う。
【００７０】加速電圧：２０ＫｅＶ ドーズ量：１×１０16ｃｍ-2 ここでは、水素イオンの投影飛程を活性層の上部付近と
した。こうして図６（Ａ）に示されるように、水素イオ
ンが結晶性珪素膜で構成された活性層１２に打ち込ま
れ、内部の欠陥やトラップを減少させた状態を得る。そ
して、同時に活性層１２を構成する結晶性珪素膜とゲイ
ト絶縁膜との界面およびその近傍における準位の減少を
計ることができる。
した。こうして図６（Ａ）に示されるように、水素イオ
ンが結晶性珪素膜で構成された活性層１２に打ち込ま
れ、内部の欠陥やトラップを減少させた状態を得る。そ
して、同時に活性層１２を構成する結晶性珪素膜とゲイ
ト絶縁膜との界面およびその近傍における準位の減少を
計ることができる。
【００７１】次にアルミニウムを主成分とする膜を５０
００Åの厚さに蒸着法で形成する。このアルミニウムを
主成分とする膜をパターニングしてゲイト電極１４を形
成する。さらに陽極酸化法を用いてこのアルミニウムを
主成分とする材料で構成されたゲイト電極１４の周囲に
酸化物層１５を形成する。この酸化物層１５は、例えば
２０００Åの厚さに形成される。
００Åの厚さに蒸着法で形成する。このアルミニウムを
主成分とする膜をパターニングしてゲイト電極１４を形
成する。さらに陽極酸化法を用いてこのアルミニウムを
主成分とする材料で構成されたゲイト電極１４の周囲に
酸化物層１５を形成する。この酸化物層１５は、例えば
２０００Åの厚さに形成される。
【００７２】そしてＰ（燐）イオンの注入を行い、１６
と１８で示される領域にＰイオンを注入する。この時、
酸化物層１５がマスクとなり、１０で示される部分をオ
フセットゲイト領域として設けることができる。（図６
（Ｃ）） 次に、（Ｃ）で示されるイオン注入工程時に受けたダメ
ージを回復させるためにレーザー光の照射によるアにー
ルを行う。ここでは、ＫｒＦエキシマレーザーを用い、
１００〜３００ｍＪ／ｃｍ2 のパワー密度で１〜数ショ
ットの照射を行う。この工程において、レーザー光の照
射と同時に３００度程度の加熱を併用することは効果的
である。こうしてソース／ドレイン領域，１６／１８を
得る。
と１８で示される領域にＰイオンを注入する。この時、
酸化物層１５がマスクとなり、１０で示される部分をオ
フセットゲイト領域として設けることができる。（図６
（Ｃ）） 次に、（Ｃ）で示されるイオン注入工程時に受けたダメ
ージを回復させるためにレーザー光の照射によるアにー
ルを行う。ここでは、ＫｒＦエキシマレーザーを用い、
１００〜３００ｍＪ／ｃｍ2 のパワー密度で１〜数ショ
ットの照射を行う。この工程において、レーザー光の照
射と同時に３００度程度の加熱を併用することは効果的
である。こうしてソース／ドレイン領域，１６／１８を
得る。
【００７３】次に、図６（Ｄ）に示すように、再び水素
イオンの注入を行う。この工程は図５に示す装置を用い
て、以下の条件で行う。 加速電圧：４０ＫｅＶ ドーズ量：２×１０16ｃｍ-2 この工程で、ソース／ドレイン領域，１６／１８に水素
イオンが注入される。この工程で注入された水素イオン
は、オフセット領域１０やチャネル形成領域１７へ侵入
し、それらの領域における準位の減少に役立つと考えら
れる。
イオンの注入を行う。この工程は図５に示す装置を用い
て、以下の条件で行う。 加速電圧：４０ＫｅＶ ドーズ量：２×１０16ｃｍ-2 この工程で、ソース／ドレイン領域，１６／１８に水素
イオンが注入される。この工程で注入された水素イオン
は、オフセット領域１０やチャネル形成領域１７へ侵入
し、それらの領域における準位の減少に役立つと考えら
れる。
【００７４】次に、層間絶縁膜１９として酸化珪素膜を
８０００Å程度の厚さにＴＥＯＳを原料としたプラズマ
ＣＶＤ法で形成する。このプラズマＣＶＤ法での酸化珪
素膜の成膜においては、加熱温度を３５０度以下とする
ことが必要である。これは、（Ｂ）および（Ｄ）の工程
に注入された水素イオンの離脱を防ぐためである。
８０００Å程度の厚さにＴＥＯＳを原料としたプラズマ
ＣＶＤ法で形成する。このプラズマＣＶＤ法での酸化珪
素膜の成膜においては、加熱温度を３５０度以下とする
ことが必要である。これは、（Ｂ）および（Ｄ）の工程
に注入された水素イオンの離脱を防ぐためである。
【００７５】次に、配線のための穴開けパターニングを
行い、アルミニウムまたはアルミニウムと他の金属との
多層膜を用いて、電極２０と２１とを形成する。さらに
ファイナルコート膜として窒化珪素膜２２を形成する。
（図２（Ｅ））そして最後に、常圧の水素雰囲気中にお
いて、３６０度の温度で１時間の水素化アニールを行
い、ＴＦＴを完成する。
行い、アルミニウムまたはアルミニウムと他の金属との
多層膜を用いて、電極２０と２１とを形成する。さらに
ファイナルコート膜として窒化珪素膜２２を形成する。
（図２（Ｅ））そして最後に、常圧の水素雰囲気中にお
いて、３６０度の温度で１時間の水素化アニールを行
い、ＴＦＴを完成する。
【００７６】本実施例で得られたＴＦＴの特性を図７の
曲線（Ａ）に示す。また曲線（Ｂ）で示されるは、本実
施例に示す構成において、水素イオンの注入工程を省い
て作製したＴＦＴの例である。従って、（Ａ）と（Ｂ）
の特性の違いは、図６（Ｂ）と図６（Ｄ）とで行われた
水素イオンの注入工程の有無に起因するものといえる。
曲線（Ａ）に示す。また曲線（Ｂ）で示されるは、本実
施例に示す構成において、水素イオンの注入工程を省い
て作製したＴＦＴの例である。従って、（Ａ）と（Ｂ）
の特性の違いは、図６（Ｂ）と図６（Ｄ）とで行われた
水素イオンの注入工程の有無に起因するものといえる。
【００７７】図７に示されるように本実施例のＴＦＴ
は、ＯＦＦ電流が小さくＯＮ電流が大きい。すなわち、
ＯＮ／ＯＦＦ比の優れたＴＦＴであることが分かる。そ
れに対して、水素イオン注入処理を行わない（Ｂ）で示
されるＴＦＴの特性は、ＯＦＦ電流が下がらずまたＯＮ
電流も小さいことが分かる。
は、ＯＦＦ電流が小さくＯＮ電流が大きい。すなわち、
ＯＮ／ＯＦＦ比の優れたＴＦＴであることが分かる。そ
れに対して、水素イオン注入処理を行わない（Ｂ）で示
されるＴＦＴの特性は、ＯＦＦ電流が下がらずまたＯＮ
電流も小さいことが分かる。
【００７８】図８には、図７の（Ａ）に対応するＴＦＴ
の移動度の特性を示す曲線（Ａ’）と、図７の（Ｂ）に
対応するＴＦＴの移動度の特性を示す曲線（Ｂ’）とが
示されている。図８を見れば分かるように、本実施例で
示すような水素イオンの注入を行うことで、移動度の大
きいＴＦＴを得られることが分かる。
の移動度の特性を示す曲線（Ａ’）と、図７の（Ｂ）に
対応するＴＦＴの移動度の特性を示す曲線（Ｂ’）とが
示されている。図８を見れば分かるように、本実施例で
示すような水素イオンの注入を行うことで、移動度の大
きいＴＦＴを得られることが分かる。
【００７９】〔実施例６〕本実施例は、結晶性珪素膜を
形成した後にその上に酸化珪素膜を形成し、その後にフ
ッ素イオンの注入を行い、結晶性珪素膜と酸化珪素膜と
の界面における界面準位を低下させ良好な界面特性を得
るものである。そして、この結晶性珪素膜をＴＦＴの活
性層として利用し、さらに酸化珪素膜をゲイト絶縁膜と
して利用することにより、ＴＦＴを作製する例である。
形成した後にその上に酸化珪素膜を形成し、その後にフ
ッ素イオンの注入を行い、結晶性珪素膜と酸化珪素膜と
の界面における界面準位を低下させ良好な界面特性を得
るものである。そして、この結晶性珪素膜をＴＦＴの活
性層として利用し、さらに酸化珪素膜をゲイト絶縁膜と
して利用することにより、ＴＦＴを作製する例である。
【００８０】図９に本実施例の作製工程を説明する。本
実施例においては、絶縁表面を有する基板としてコーニ
ング７０５９ガラス基板を用いる。まず、ガラズ基板１
１上に下地膜（図示せず）として酸化珪素膜を２０００
Åの厚さにスパッタ法によって成膜する。
実施例においては、絶縁表面を有する基板としてコーニ
ング７０５９ガラス基板を用いる。まず、ガラズ基板１
１上に下地膜（図示せず）として酸化珪素膜を２０００
Åの厚さにスパッタ法によって成膜する。
【００８１】次に非晶質珪素膜をプラズマＣＶＤ法また
は減圧熱ＣＶＤ法によって１０００Åの厚さに形成す
る。そして加熱あるいはレーザー光または強光の照射、
さらにはそれらを組み合わせた方法により、非晶質珪素
膜を結晶化させる。こうして結晶性珪素膜が得られる。
次に、ＴＦＴの活性層として必要とされる形状に結晶性
珪素膜をパターニングし、図９（Ａ）の１２で示される
活性層を得る。
は減圧熱ＣＶＤ法によって１０００Åの厚さに形成す
る。そして加熱あるいはレーザー光または強光の照射、
さらにはそれらを組み合わせた方法により、非晶質珪素
膜を結晶化させる。こうして結晶性珪素膜が得られる。
次に、ＴＦＴの活性層として必要とされる形状に結晶性
珪素膜をパターニングし、図９（Ａ）の１２で示される
活性層を得る。
【００８２】次にゲイト絶縁膜となる酸化珪素膜１３を
１０００Åの厚さにプラズマＣＶＤ法によって成膜す
る。原料ガスとしては、ＴＥＯＳ（テトラ・エトキシ・
シラン）と酸素を用いた。このようにして得られる酸化
珪素膜１３には水素が多量に含まれている。典型的には
１０21原子／ｃｍ3 程度含まれていることが２次イオン
質量分析（ＳＩＭＳ）法によって確認されている。その
後、酸化珪素膜１３を介して結晶性珪素膜で構成される
活性層１２にフッ素イオンの注入を行う。フッ素イオン
の注入は、図５に示す装置を用いて行う。ドーピングガ
スとしてはフッ素ガスもしくは四フッ化珪素（ＳｉＦ
4 ）を用いると良い。（図９（Ｂ））本実施例において
は、投影飛程が活性層と酸化珪素膜との界面近傍にくる
ように加速電圧を設定した。具体的な条件は以下の通り
である。 加速電圧：３５ＫｅＶ ドーズ量：１×１０16ｃｍ-2
１０００Åの厚さにプラズマＣＶＤ法によって成膜す
る。原料ガスとしては、ＴＥＯＳ（テトラ・エトキシ・
シラン）と酸素を用いた。このようにして得られる酸化
珪素膜１３には水素が多量に含まれている。典型的には
１０21原子／ｃｍ3 程度含まれていることが２次イオン
質量分析（ＳＩＭＳ）法によって確認されている。その
後、酸化珪素膜１３を介して結晶性珪素膜で構成される
活性層１２にフッ素イオンの注入を行う。フッ素イオン
の注入は、図５に示す装置を用いて行う。ドーピングガ
スとしてはフッ素ガスもしくは四フッ化珪素（ＳｉＦ
4 ）を用いると良い。（図９（Ｂ））本実施例において
は、投影飛程が活性層と酸化珪素膜との界面近傍にくる
ように加速電圧を設定した。具体的な条件は以下の通り
である。 加速電圧：３５ＫｅＶ ドーズ量：１×１０16ｃｍ-2
【００８３】図９（Ｂ）に示すようにフッ素イオンを注
入することによって、結晶性珪素膜で構成される活性層
１２と酸化珪素膜１３との界面およびその近傍における
トラップや欠陥が減少し、良好な界面準位を有する構成
を得ることができる。このイオン注入の工程の後に、３
５０〜５００℃の温度の加熱処理をおこなうと効果的で
ある。この工程によって、珪素膜および酸化珪素膜に残
存していた水素が離脱する。水素の離脱によって珪素の
不対結合手が多く生じるが、これは直ちに先のイオン注
入によって導入されたフッ素によって終端される。この
結果、生じた珪素−フッ素結合は強固であるので、外部
電界によっても解離することが少なく、素子の信頼性に
とって好ましいことである。
入することによって、結晶性珪素膜で構成される活性層
１２と酸化珪素膜１３との界面およびその近傍における
トラップや欠陥が減少し、良好な界面準位を有する構成
を得ることができる。このイオン注入の工程の後に、３
５０〜５００℃の温度の加熱処理をおこなうと効果的で
ある。この工程によって、珪素膜および酸化珪素膜に残
存していた水素が離脱する。水素の離脱によって珪素の
不対結合手が多く生じるが、これは直ちに先のイオン注
入によって導入されたフッ素によって終端される。この
結果、生じた珪素−フッ素結合は強固であるので、外部
電界によっても解離することが少なく、素子の信頼性に
とって好ましいことである。
【００８４】次にアルミニウムを主成分とする膜を５０
００Åの厚さに蒸着法で形成する。このアルミニウムを
主成分とする膜をパターニングしてゲイト電極１４を形
成する。さらに陽極酸化法を用いてこのアルミニウムを
主成分とする材料で構成されたゲイト電極１４の周囲に
酸化物層１５を形成する。この酸化物層１５は、例えば
２０００Åの厚さに形成される。なおゲイト電極を、他
の金属材料や半導体材料、さらにはそれらの積層体や混
合物で構成するのでもよい。
００Åの厚さに蒸着法で形成する。このアルミニウムを
主成分とする膜をパターニングしてゲイト電極１４を形
成する。さらに陽極酸化法を用いてこのアルミニウムを
主成分とする材料で構成されたゲイト電極１４の周囲に
酸化物層１５を形成する。この酸化物層１５は、例えば
２０００Åの厚さに形成される。なおゲイト電極を、他
の金属材料や半導体材料、さらにはそれらの積層体や混
合物で構成するのでもよい。
【００８５】そしてＰ（燐）イオンの注入を行い、１６
と１８で示される領域にＰイオンを注入する。この場合
には、例えば、プラズマドーピング装置によって、ドー
ピングガスとしてフォスフィン（ＰＨ3 ）を用いる。こ
の時、酸化物層１５がマスクとなり、１０で示される部
分をオフセットゲイト領域として設けることができる。
（図９（Ｃ）） なお、本実施例においては、この工程において、Ｐイオ
ンを注入したので、完成したＴＦＴはＮチャネル型とな
る。ここでＢイオンを注入すれば、Ｐチャネル型のＴＦ
Ｔを得ることができる。また、材料ガスとしてフォスフ
ィンを用いたので、同時に水素イオンも注入される。
と１８で示される領域にＰイオンを注入する。この場合
には、例えば、プラズマドーピング装置によって、ドー
ピングガスとしてフォスフィン（ＰＨ3 ）を用いる。こ
の時、酸化物層１５がマスクとなり、１０で示される部
分をオフセットゲイト領域として設けることができる。
（図９（Ｃ）） なお、本実施例においては、この工程において、Ｐイオ
ンを注入したので、完成したＴＦＴはＮチャネル型とな
る。ここでＢイオンを注入すれば、Ｐチャネル型のＴＦ
Ｔを得ることができる。また、材料ガスとしてフォスフ
ィンを用いたので、同時に水素イオンも注入される。
【００８６】次に、（Ｃ）の工程で注入されたＰイオン
の活性化と、イオン注入時に受けたダメージを回復させ
るためにレーザー光の照射によるアにールを行う。ここ
では、ＫｒＦエキシマレーザーを用い、１００〜３００
ｍＪ／ｃｍ2 のパワー密度で１〜数ショットの照射を行
う。この工程において、レーザー光の照射と同時に３０
０度程度の加熱を併用することは効果的である。こうし
て、ソース／ドレイン領域，１６、１８を得ることがで
きる。また自己整合的にチャネル形成領域１７が形成さ
れる。（図９（Ｄ）） なお上記アニール工程は、前述の赤外光の照射によるＲ
ＴＡや加熱によるものでもよい。また、上記のレーザー
もしくはそれと同等な強光を照射する工程の前後に、非
水素雰囲気（例えば、乾燥窒素雰囲気）において３５０
〜５００℃の加熱処理をおこなうとよい。この工程によ
って、被膜中に含まれる水素を除去できる。本実施例で
は、プラズマドーピング法を用いたため、Ｐイオンの注
入の工程の際に同時に水素イオンも多量に珪素膜に注入
されたためである。このようにして注入された水素はそ
のまま残存していると、珪素と結合して、不安定な水素
−珪素結合を形成する。上記の加熱処理は水素の離脱を
促進し、不安定な水素−珪素結合を、より安定なフッ素
−珪素結合に置き換えるうえで有効である。
の活性化と、イオン注入時に受けたダメージを回復させ
るためにレーザー光の照射によるアにールを行う。ここ
では、ＫｒＦエキシマレーザーを用い、１００〜３００
ｍＪ／ｃｍ2 のパワー密度で１〜数ショットの照射を行
う。この工程において、レーザー光の照射と同時に３０
０度程度の加熱を併用することは効果的である。こうし
て、ソース／ドレイン領域，１６、１８を得ることがで
きる。また自己整合的にチャネル形成領域１７が形成さ
れる。（図９（Ｄ）） なお上記アニール工程は、前述の赤外光の照射によるＲ
ＴＡや加熱によるものでもよい。また、上記のレーザー
もしくはそれと同等な強光を照射する工程の前後に、非
水素雰囲気（例えば、乾燥窒素雰囲気）において３５０
〜５００℃の加熱処理をおこなうとよい。この工程によ
って、被膜中に含まれる水素を除去できる。本実施例で
は、プラズマドーピング法を用いたため、Ｐイオンの注
入の工程の際に同時に水素イオンも多量に珪素膜に注入
されたためである。このようにして注入された水素はそ
のまま残存していると、珪素と結合して、不安定な水素
−珪素結合を形成する。上記の加熱処理は水素の離脱を
促進し、不安定な水素−珪素結合を、より安定なフッ素
−珪素結合に置き換えるうえで有効である。
【００８７】次に、層間絶縁膜１９として酸化珪素膜を
８０００Å程度の厚さにＴＥＯＳを原料としたプラズマ
ＣＶＤ法で形成するこのプラズマＣＶＤ法での酸化珪素
膜の成膜においては、加熱温度を３５０℃以上とするこ
とが可能である。これは、（Ｂ）の工程に注入されたフ
ッ素−珪素の結合が強固であるためであり、この点で実
施例２と異なる。この結果、緻密な酸化珪素膜を形成で
き、素子の経時変化を防止することができる。より成膜
温度が高く、より緻密な窒化珪素膜を層間絶縁膜に利用
することも可能であり、さらに良好な効果が得られる。
８０００Å程度の厚さにＴＥＯＳを原料としたプラズマ
ＣＶＤ法で形成するこのプラズマＣＶＤ法での酸化珪素
膜の成膜においては、加熱温度を３５０℃以上とするこ
とが可能である。これは、（Ｂ）の工程に注入されたフ
ッ素−珪素の結合が強固であるためであり、この点で実
施例２と異なる。この結果、緻密な酸化珪素膜を形成で
き、素子の経時変化を防止することができる。より成膜
温度が高く、より緻密な窒化珪素膜を層間絶縁膜に利用
することも可能であり、さらに良好な効果が得られる。
【００８８】次に、配線のための穴開けパターニングを
行い、アルミニウムまたはアルミニウムと他の金属との
多層膜を用いて、電極２０と２１とを形成する。さらに
フィナルコート膜として窒化珪素膜２２を形成する。
（図９（Ｅ）） 本実施例では、実施例２と異なって、素子を完成した後
での水素化アニールは不要である。本実施例のように珪
素半導体膜を形成した後にその上に酸化珪素膜を形成
し、しかる後にフッ素イオンの注入を行うことによっ
て、珪素半導体膜とその上の酸化珪素膜との界面におけ
る界面準位を減らすことができる。特にこの構成をＴＦ
Ｔの活性層とゲイト絶縁膜とに応用することで、良好な
特性を有するＴＦＴを得ることができる。また、珪素−
フッ素結合は安定であるので、素子に高い電圧を印加し
ても劣化することが極めて少なく、信頼性の高いＴＦＴ
を提供できる。
行い、アルミニウムまたはアルミニウムと他の金属との
多層膜を用いて、電極２０と２１とを形成する。さらに
フィナルコート膜として窒化珪素膜２２を形成する。
（図９（Ｅ）） 本実施例では、実施例２と異なって、素子を完成した後
での水素化アニールは不要である。本実施例のように珪
素半導体膜を形成した後にその上に酸化珪素膜を形成
し、しかる後にフッ素イオンの注入を行うことによっ
て、珪素半導体膜とその上の酸化珪素膜との界面におけ
る界面準位を減らすことができる。特にこの構成をＴＦ
Ｔの活性層とゲイト絶縁膜とに応用することで、良好な
特性を有するＴＦＴを得ることができる。また、珪素−
フッ素結合は安定であるので、素子に高い電圧を印加し
ても劣化することが極めて少なく、信頼性の高いＴＦＴ
を提供できる。
【００８９】〔実施例７〕本実施例は、ＴＦＴの作製工
程において、ゲイト電極をマスクとした一導電型を付与
する不純物注入に引き続いて、塩素イオンを注入し、ソ
ース／ドレイン領域および、ソース／ドレイン領域とチ
ャンネルが形成される実質的に真性な領域との接合部分
およびその近傍のおけるトラップや欠陥を消失せんとす
るものである。
程において、ゲイト電極をマスクとした一導電型を付与
する不純物注入に引き続いて、塩素イオンを注入し、ソ
ース／ドレイン領域および、ソース／ドレイン領域とチ
ャンネルが形成される実質的に真性な領域との接合部分
およびその近傍のおけるトラップや欠陥を消失せんとす
るものである。
【００９０】図１０に本実施例の作製工程を示す。ま
ず、下地膜である酸化珪素膜が２０００Åの厚さに形成
されているガラス基板を用意する。ここではコーニング
７０５９ガラス基板を用いる。まず、下地膜が形成され
たガラス基板１１上に非晶質珪素膜をプラズマＣＶＤ法
または減圧熱ＣＶＤ法によって１０００Åの厚さに形成
する。そして加熱あるいはレーザー光または強光の照
射、さらにはそれらを組み合わせた方法により、非晶質
珪素膜を結晶化させる。こうして結晶性珪素膜が得られ
る。
ず、下地膜である酸化珪素膜が２０００Åの厚さに形成
されているガラス基板を用意する。ここではコーニング
７０５９ガラス基板を用いる。まず、下地膜が形成され
たガラス基板１１上に非晶質珪素膜をプラズマＣＶＤ法
または減圧熱ＣＶＤ法によって１０００Åの厚さに形成
する。そして加熱あるいはレーザー光または強光の照
射、さらにはそれらを組み合わせた方法により、非晶質
珪素膜を結晶化させる。こうして結晶性珪素膜が得られ
る。
【００９１】次に、ＴＦＴの活性層として必要とされる
形状に結晶性珪素膜をパターニングし、図１０（Ａ）の
１２で示される活性層を得る。次にゲイト絶縁膜となる
酸化珪素膜１３を１０００Åの厚さにスパッタ法によっ
て成膜する。次にアルミニウムを主成分とする膜を５０
００Åの厚さに蒸着法で形成する。このアルミニウムを
主成分とする膜をパターニングしてゲイト電極１４を形
成する。さらに陽極酸化法を用いてこのアルミニウムを
主成分とする材料で構成されたゲイト電極１４の周囲に
酸化物層１５を形成する。この酸化物層１５は、例えば
２０００Åの厚さに形成される。
形状に結晶性珪素膜をパターニングし、図１０（Ａ）の
１２で示される活性層を得る。次にゲイト絶縁膜となる
酸化珪素膜１３を１０００Åの厚さにスパッタ法によっ
て成膜する。次にアルミニウムを主成分とする膜を５０
００Åの厚さに蒸着法で形成する。このアルミニウムを
主成分とする膜をパターニングしてゲイト電極１４を形
成する。さらに陽極酸化法を用いてこのアルミニウムを
主成分とする材料で構成されたゲイト電極１４の周囲に
酸化物層１５を形成する。この酸化物層１５は、例えば
２０００Åの厚さに形成される。
【００９２】そして、実施例６と同様に、プラズマドー
ピング装置を用いて、フォスフィンをドーピングガスと
してＰ（燐）イオンの注入を行い、１６と１８で示され
る領域にＰイオンを注入する。この時、酸化物層１５が
マスクとなり、１０で示される部分をオフセットゲイト
領域として設けることができる。（図１０（Ｂ）） 続いて、塩素イオンの注入を行う。塩素イオンの注入
は、図５に示す装置を用いて行う。ドーピングガスとし
ては塩素ガスを用いるとよい。イオン注入条件は以下の
通りである。 加速電圧：４０ＫｅＶ ドーズ量：１×１０16ｃｍ-2
ピング装置を用いて、フォスフィンをドーピングガスと
してＰ（燐）イオンの注入を行い、１６と１８で示され
る領域にＰイオンを注入する。この時、酸化物層１５が
マスクとなり、１０で示される部分をオフセットゲイト
領域として設けることができる。（図１０（Ｂ）） 続いて、塩素イオンの注入を行う。塩素イオンの注入
は、図５に示す装置を用いて行う。ドーピングガスとし
ては塩素ガスを用いるとよい。イオン注入条件は以下の
通りである。 加速電圧：４０ＫｅＶ ドーズ量：１×１０16ｃｍ-2
【００９３】次に、（Ｂ）および（Ｃ）の工程で注入さ
れたＰイオンの活性化と、（Ｂ）および（Ｃ）の工程に
おけるイオン注入時に受けたダメージを回復させるため
にレーザー光の照射によるアニールを行う。ここでは、
ＫｒＦエキシマレーザーを用い、１００〜３００ｍＪ／
ｃｍ2 のパワー密度で１〜数ショットの照射を行う。こ
の工程において、レーザー光の照射と同時に３００℃程
度の加熱を併用することは効果的である。（図１０
（Ｄ）） 上記アニール工程は、前述の赤外光の照射にようＲＴＡ
や加熱によるものでもよい。また、上記の塩素イオン注
入の前、あるいはレーザーもしくはそれと同等な強光を
照射する工程の前もしくは後に、非水素雰囲気（例え
ば、乾燥窒素雰囲気）において３５０〜５００℃の加熱
処理をおこなうとよい。この工程によって、被膜中に含
まれる水素を除去できる。本実施例では、プラズマドー
ピング法を用いたため、Ｐイオンの注入の工程の際に同
時に水素イオンも多量に珪素膜に注入されたためであ
る。このようにして注入された水素はそのまま残存して
いると、珪素と結合して、不安定な水素−珪素結合を形
成する。上記の加熱処理は水素の離脱を促進し、不安定
な水素−珪素結合を、より安定な塩素−珪素結合に置き
換えるうえで有効である。
れたＰイオンの活性化と、（Ｂ）および（Ｃ）の工程に
おけるイオン注入時に受けたダメージを回復させるため
にレーザー光の照射によるアニールを行う。ここでは、
ＫｒＦエキシマレーザーを用い、１００〜３００ｍＪ／
ｃｍ2 のパワー密度で１〜数ショットの照射を行う。こ
の工程において、レーザー光の照射と同時に３００℃程
度の加熱を併用することは効果的である。（図１０
（Ｄ）） 上記アニール工程は、前述の赤外光の照射にようＲＴＡ
や加熱によるものでもよい。また、上記の塩素イオン注
入の前、あるいはレーザーもしくはそれと同等な強光を
照射する工程の前もしくは後に、非水素雰囲気（例え
ば、乾燥窒素雰囲気）において３５０〜５００℃の加熱
処理をおこなうとよい。この工程によって、被膜中に含
まれる水素を除去できる。本実施例では、プラズマドー
ピング法を用いたため、Ｐイオンの注入の工程の際に同
時に水素イオンも多量に珪素膜に注入されたためであ
る。このようにして注入された水素はそのまま残存して
いると、珪素と結合して、不安定な水素−珪素結合を形
成する。上記の加熱処理は水素の離脱を促進し、不安定
な水素−珪素結合を、より安定な塩素−珪素結合に置き
換えるうえで有効である。
【００９４】次に、層間絶縁膜１９として酸化珪素膜を
８０００Å程度の厚さにＴＥＯＳを原料としたプラズマ
ＣＶＤ法で形成する。さらに、配線のための穴開けパタ
ーニングを行い、アルミニウムまたはアルミニウムと他
の金属との多層膜を用いて、電極２０と２１とを形成す
る。そして、窒化珪素膜のパッシベーション膜２２を形
成して、素子が完成する。（図１０（Ｅ））
８０００Å程度の厚さにＴＥＯＳを原料としたプラズマ
ＣＶＤ法で形成する。さらに、配線のための穴開けパタ
ーニングを行い、アルミニウムまたはアルミニウムと他
の金属との多層膜を用いて、電極２０と２１とを形成す
る。そして、窒化珪素膜のパッシベーション膜２２を形
成して、素子が完成する。（図１０（Ｅ））
【００９５】
【発明の効果】珪素半導体膜や絶縁膜、あるいはその界
面に対して水素やフッ素、塩素から選ばれた１種類もし
くはそれ以上の元素をイオン化して、注入を行うことに
よって、これらの領域ににおける不対結合手を中和させ
ることができ、あるいは界面準位を減少させることがで
きる。さらに、水素やフッ素、塩素の中の１つもしくは
それ以上のイオンの注入を行った半導体膜を用いて、Ｔ
ＦＴを作製することで、高い信頼性と特性を有するＴＦ
Ｔを得ることができる。
面に対して水素やフッ素、塩素から選ばれた１種類もし
くはそれ以上の元素をイオン化して、注入を行うことに
よって、これらの領域ににおける不対結合手を中和させ
ることができ、あるいは界面準位を減少させることがで
きる。さらに、水素やフッ素、塩素の中の１つもしくは
それ以上のイオンの注入を行った半導体膜を用いて、Ｔ
ＦＴを作製することで、高い信頼性と特性を有するＴＦ
Ｔを得ることができる。
【図１】 実施例の作製工程を示す。
【図２】 実施例の作製工程を示す。
【図３】 実施例の作製工程を示す。
【図４】 実施例の作製工程を示す。
【図５】 イオン注入を行う装置を示す。
【図６】 実施例の作製工程を示す。
【図７】 ＴＦＴの特性を示す。
【図８】 ＴＦＴにおけるキャリアの移動度を示す。
【図９】 実施例の作製工程を示す。
【図１０】 実施例の作製工程を示す。
１１・・・・ガラス基板 １２・・・・活性層 ５１・・・・チャンバー ５８・・・・サンプルホルダー ５４・・・・アノード電極 ５３・・・・電源 ５５・・・・グリッド電極 ５６・・・・陽イオン、 １３・・・・酸化珪素膜 １４・・・・ゲイト電極 １５・・・・酸化物層 １６・・・・ソース／ドレイン領域 １８・・・・ドレイン／ソース領域 １７・・・・チャネル形成領域 １９・・・・層間絶縁膜 ２０・・・・電極 ２１・・・・電極 ２２・・・・窒化珪素膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/265 Ｗ (56)参考文献 特開 平３−62526（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−181119（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−275449（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−315357（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−370937（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 29/786 H01L 21/336 H01L 21/20 H01L 21/265
Claims (15)
- 【請求項１】 絶縁表面を有する基板上に珪素でなる半
導体膜を形成し、 前記半導体膜上に絶縁膜を形成し、 水素元素または当該水素元素からなる化合物をイオン化
して前記絶縁膜上から前記半導体膜に注入し、 前記絶縁膜上にゲイト電極を形成し、 前記ゲイト電極をマスクとして一導電型を付与する不純
物を前記珪素半導体膜に注入してソース領域及びドレイ
ン領域を形成し、 前記半導体膜をアニールし、 前記ゲイト電極をマスクとして水素元素または当該水素
元素からなる化合物をイオン化して前記ソース領域及び
前記ドレイン領域に注入することを特徴とする半導体装
置の作製方法。 - 【請求項２】 絶縁表面を有する基板上に珪素でなる非
晶質半導体膜を形成し、 前記非晶質半導体膜を結晶化させ、 前記結晶化された半導体膜上に絶縁膜を形成し、 水素元素または当該水素元素からなる化合物をイオン化
して前記絶縁膜上から前記半導体膜に注入し、 前記絶縁膜上にゲイト電極を形成し、 前記ゲイト電極をマスクとして一導電型を付与する不純
物を前記珪素半導体膜に注入してソース領域及びドレイ
ン領域を形成し、 赤外光を照射することにより前記半導体膜をアニール
し、 前記ゲイト電極をマスクとして水素元素または当該水素
元素からなる化合物をイオン化して前記ソース領域及び
前記ドレイン領域に注入することを特徴とする半導体装
置の作製方法。 - 【請求項３】 絶縁表面を有する基板上に珪素でなる非
晶質半導体膜を形成し、 前記非晶質半導体膜を結晶化させ、 前記結晶化された半導体膜上に絶縁膜を形成し、 水素元素または当該水素元素からなる化合物をイオン化
して前記絶縁膜上から前記半導体膜に注入し、 前記絶縁膜上にゲイト電極を形成し、 前記ゲイト電極をマスクとして一導電型を付与する不純
物を前記珪素半導体膜に注入してソース領域及びドレイ
ン領域を形成し、 レーザーを照射することにより前記半導体膜をアニール
し、 前記ゲイト電極をマスクとして水素元素または当該水素
元素からなる化合物をイオン化して前記ソース領域及び
前記ドレイン領域に注入することを特徴とする半導体装
置の作製方法。 - 【請求項４】 絶縁表面を有する基板上に珪素でなる非
晶質半導体膜を形成し、 前記非晶質半導体膜を結晶化させ、 前記結晶化された半導体膜上に絶縁膜を形成し、 水素元素または当該水素元素からなる化合物をイオン化
して前記絶縁膜上から前記半導体膜に注入し、 前記絶縁膜上にゲイト電極を形成し、 前記ゲイト電極をマスクとして一導電型を付与する不純
物を前記珪素半導体膜に注入してソース領域及びドレイ
ン領域を形成し、 エキシマレーザーを照射することにより前記半導体膜を
アニールし、 前記ゲイト電極をマスクとして水素元素または当該水素
元素からなる化合物をイオン化して前記ソース領域及び
前記ドレイン領域に注入することを特徴とする半導体装
置の作製方法。 - 【請求項５】 請求項２乃至４のいずれか一において、
前記非晶質半導体膜の表面にニッケル元素を導入して加
熱することにより前記非晶質半導体膜を結晶化させるこ
とを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 【請求項６】 請求項２乃至４のいずれか一において、
レーザーを照射することにより前記非晶質半導体膜を結
晶化させることを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 【請求項７】 請求項１乃至６のいずれか一において、
陽極酸化法により前記ゲイト電極の周囲に酸化物層を形
成することを特徴とする薄膜トランジスタの作製方法。 - 【請求項８】 請求項１乃至７のいずれか一において、
前記ゲイト電極をマスクとして水素元素または当該水素
元素からなる化合物をイオン化して前記ソース領域及び
前記ドレイン領域に注入した後、加熱温度３５０℃以下
で層間絶縁膜を形成することを特徴とする半導体装置の
作製方法。 - 【請求項９】 請求項８において、前記層間絶縁膜を形
成した後、前記絶縁膜及び前記層間絶縁膜にコンタクト
を形成し、前記ソース領域及び前記ドレイン領域とに接
続される電極を形成することを特徴とする半導体装置の
作製方法。 - 【請求項１０】 請求項９において、前記ソース領域及
び前記ドレイン領域と接続される電極を形成した後、前
記電極及び前記層間絶縁膜を覆ってプラズマＣＶＤ法に
より窒化珪素膜を形成することを特徴とする半導体装置
の作製方法。 - 【請求項１１】 請求項１０において、前記窒化珪素膜
を形成した後、前記珪素半導体膜を水素雰囲気または当
該水素気体を主成分とする雰囲気において加熱処理する
ことを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 【請求項１２】 請求項１乃至１１のいずれか一におい
て、前記水素元素または当該水素元素からなる化合物を
イオン化して注入する方法はプラズマドーピング法であ
ることを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 【請求項１３】 請求項１乃至１２のいずれか一におい
て、前記水素元素または当該水素元素からなる化合物を
イオン化したイオンは、前記珪素半導体膜と前記絶縁膜
との界面近傍に注入することを特徴とする半導体装置の
作製方法。 - 【請求項１４】 請求項１乃至１３のいずれか一におい
て、前記絶縁膜は酸化珪素膜または窒化珪素膜からなる
ことを特徴する半導体装置の作製方法。 - 【請求項１５】 請求項１乃至１４のいずれか一におい
て、前記ゲイト電極はアルミニウム主成分とする材料、
半導体材料または前記アルミニウム主成分とする材料も
しくは前記半導体材料の多層膜からなることを特徴とす
る半導体装置の作製方法。
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