JP3428143B2 - 不純物の活性化方法ならびに薄膜トランジスタの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、不純物の活性化方法お
よび薄膜トランジスタに関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置に用いられる画素駆動用の
薄膜トランジスタの重要な特性のひとつにリーク電流の
低減がある。このリーク電流は、可能な限り小さいこと
が好ましく、少なくとも１ｐＡを越えないことが望まれ
る。このリーク電流の低減のための手段として、薄膜ト
ランジスタのチャネル部のシリコン膜の薄膜化や薄膜ト
ランジスタのゲート電極の複数化の効果が報告されてい
る。しかし、チャネル部のシリコン膜の薄膜化には限界
があり、薄膜トランジスタのゲート電極を複数化するこ
とは、液晶表示装置の重要な品質のひとつである開口率
を減少させてしまうという欠点があった。一方で、ＬＤ
Ｄ（Ｌｉｇｈｔｌｙ Ｄｏｐｅｄ Ｄｒａｉｎ）構造を
有した薄膜トランジスタを用いると前記のリーク電流を
低減できることが特公平３−３８７５５に報告されてい
る。ＬＤＤ構造は、確かに前述のような欠点を解決し得
る構造であるが、ＬＤＤ構造を有した薄膜トランジスタ
を製造するには、例えば、一般の半導体製造技術に用い
られているイオン注入技術を用いた場合は、薄膜トラン
ジスタのソース・ドレイン領域に打ち込まれた不純物の
活性化に６００℃以上の高温が必要となる。そのため、
安価なガラス基板を用いる事ができない。一方、最近、
開発されている大面積ガラス基板の使用を前提とした質
量分離を用いないイオン注入装置を用いた場合には、ド
ーピングガスに不純物ガスを含み、水素で希釈された混
合ガスを用いて不純物イオンの注入を行うと、３００℃
程度の低温で不純物を活性化できることが、M. Matsuo
et al. : Jpn. J. Appl. Phys. 31(1992) 4567や特開平
４−３７０９３７に報告されている。図３は、質量分離
を用いないイオン注入装置の一例の断面図である。プラ
ズマ源１から不純物イオン２を引き出し電極３により引
き出し、加速電極４により不純物イオン２を所定のエネ
ルギーになるように加速し、ガラス基板５に形成された
薄膜トランジスタに打ち込み、ソース・ドレイン領域を
形成する。前記の不純物イオン２に与えられるエネルギ
ーは、引き出し電極３の電圧と加速電極４の電圧の総和
で決まる。プラズマの生成には、本例のように１３．５
６ＭＨｚの高周波を用いて生成する方法以外に、フィラ
メント等を用いる方法がある。しかし、前記に報告され
ている技術では、ＬＤＤ領域の様な１×１０¹⁹個／cm³
以下の微量な不純物を６００℃未満の低温で活性化する
ことができなかった。ＬＤＤ領域に含まれる１×１０¹⁹
個／cm³以下の微量な不純物を６００℃未満の低温で活
性化するための方法としては、M. Matsuo et al. : Ext
end Abstract of the Conference on Solid State Devi
ces and Materials, Makuhari, 1993 pp.437-439に報告
されているような不純物の注入後に薄膜トランジスタの
ＬＤＤ領域にのみ特定量の水素を追加して注入する方法
が提案されている。しかし、前記に報告されている技術
においても、微量の不純物の注入時に用いるドーピング
ガスが水素で希釈されているため、当然のことながら、
ＬＤＤ領域への不純物の注入と同時にＴＦＴ素子全体へ
の水素の注入も生じ、ＴＦＴ特性の劣化や追加注入され
るＬＤＤ領域の水素の注入量の制御が困難であるという
欠点がある。ＴＦＴ素子への水素の打ち込みを防止する
ためには、質量分離を用いないイオン注入装置のドーピ
ングガスとしてヘリウム希釈のガスを用いる方法が特開
平２−２０２０２８に提案されているが、この方法では
ＴＦＴ素子のすべての領域への水素の注入を抑制してし
まうため、ＬＤＤ領域の形成は困難である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】以上の問題点に鑑み、
本発明が解決しようとする課題は、打ち込まれた１×１
０¹⁹個／cm³以下の量の不純物イオンを、６００℃未満
の低温で活性化する不純物の活性化方法および薄膜トラ
ンジスタを提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の不純物の活性化
方法は、絶縁基板上に形成された多結晶シリコン膜と前
記多結晶シリコン膜上に堆積された絶縁膜とに対し、質
量分離を用いないイオン注入装置を用いてＰＨ₃が１％
以下で、残部がヘリウムからなる混合ガスから生成され
るイオンを前記絶縁膜を通し、打ち込み単位時間あたり
の不純物イオン量を１×１０¹²個／cm²・sec.以下とし
て前記多結晶シリコン膜中に打ち込む工程と、純水素ガ
スから生成される水素イオンを前記絶縁膜を通して前記
多結晶シリコン膜中に打ち込む工程と、前記絶縁基板を
３００℃以上６００℃以下に加熱する工程とを有するこ
とを特徴とする。さらに、前記質量分離を用いないイオ
ン注入装置を用いて燐の前記多結晶シリコン膜中の不純
物最大濃度を、１×１０¹⁷個／cm³以上１．１×１０¹⁹
個／cm³以下とし、かつ、前記多結晶シリコン膜中のヘ
リウムの最大濃度を、１×１０¹⁸個／cm³以上とする不
純物打ち込み工程と、前記質量分離を用いないイオン注
入装置を用いて前記多結晶シリコン膜中の水素の最大濃
度を６×１０¹⁸個／cm³以上１×１０²⁰個／cm³以下とす
る水素打ち込み工程とを有することを特徴とする。さら
に、絶縁基板上に形成された多結晶シリコン膜と前記多
結晶シリコン膜上に堆積された絶縁膜とに対し、質量分
離を用いないイオン注入装置を用いてＢ_２Ｈ_６が１％以
下で、残部がヘリウムからなる混合ガスから生成される
イオンを前記絶縁膜を通し、打ち込み単位時間あたりの
不純物イオン量を１×１０¹²個／cm²・sec.以下として
前記多結晶シリコン膜中に打ち込む工程と、純水素ガス
から生成される水素イオンを前記絶縁膜を通して前記多
結晶シリコン膜中に打ち込む工程と、前記絶縁基板を３
００℃以上６００℃以下に加熱する工程とを有すること
を特徴とする。さらに、前記質量分離を用いないイオン
注入装置を用いてボロンの前記多結晶シリコン膜中の不
純物最大濃度を、４．５×１０¹⁷個／cm³以上１．３×
１０¹⁹個／cm³以下とし、かつ、前記多結晶シリコン膜
中のヘリウムの最大濃度を、１×１０¹⁸個／cm³以上と
する不純物打ち込み工程と、前記質量分離を用いないイ
オン注入装置を用いて前記多結晶シリコン膜中の水素の
最大濃度を６×１０¹⁸個／cm³以上１×１０²⁰個／cm³以
下とする水素打ち込み工程とを有することを特徴とす
る。前記打ち込み単位時間あたりの不純物イオン量を１
×１０¹²個／cm²・sec.以下とすることにより、打ち込
みにおける不純物量の制御性が向上するという効果を奏
する。また、上記の活性化方法を、薄膜トランジスタの
製造方法に応用することが出来る。本発明の薄膜トラン
ジスタの製造方法は、絶縁基板上に形成された多結晶シ
リコン膜と前記多結晶シリコン膜上に堆積された絶縁膜
とに対し、質量分離を用いないイオン注入装置を用いて
ＰＨ₃が１％以下で、残部がヘリウムからなる混合ガス
から生成されるイオンを前記絶縁膜を通し、打ち込み単
位時間あたりの不純物イオン量を１×１０¹²個／cm²・s
ec.以下として前記多結晶シリコン膜中に打ち込む工程
と、純水素ガスから生成される水素イオンを前記絶縁膜
を通して前記多結晶シリコン膜中に打ち込む工程と、前
記絶縁基板を３００℃以上６００℃以下に加熱する工程
とを有することを特徴とする。さらに、本発明の薄膜ト
ランジスタの製造方法は、前記質量分離を用いないイオ
ン注入装置を用いて燐の前記多結晶シリコン膜中の不純
物最大濃度を、１×１０¹⁷個／cm³以上１．１×１０¹⁹
個／cm³以下とし、かつ、前記多結晶シリコン膜中のヘ
リウムの最大濃度を、１×１０¹⁸個／cm³以上とする不
純物打ち込み工程と、前記質量分離を用いないイオン注
入装置を用いて前記多結晶シリコン膜中の水素の最大濃
度を６×１０¹⁸個／cm³以上１×１０²⁰個／cm³以下とす
る水素打ち込み工程とを有することを特徴とする。ま
た、本発明の薄膜トランジスタの製造方法は、絶縁基板
上に形成された多結晶シリコン膜と前記多結晶シリコン
膜上に堆積された絶縁膜とに対し、質量分離を用いない
イオン注入装置を用いてＢ_２Ｈ_６が１％以下で、残部が
ヘリウムからなる混合ガスから生成されるイオンを前記
絶縁膜を通し、打ち込み単位時間あたりの不純物イオン
量を１×１０¹²個／cm²・sec.以下として前記多結晶シ
リコン膜中に打ち込む工程と、純水素ガスから生成され
る水素イオンを前記絶縁膜を通して前記多結晶シリコン
膜中に打ち込む工程と、前記絶縁基板を３００℃以上６
００℃以下に加熱する工程とを有することを特徴とす
る。さらに、本発明の薄膜トランジスタの製造方法は、
前記質量分離を用いないイオン注入装置を用いてボロン
の前記多結晶シリコン膜中の不純物最大濃度を、４．５
×１０¹⁷個／cm³以上１．３×１０¹⁹個／cm³以下とし、
かつ、前記多結晶シリコン膜中のヘリウムの最大濃度
を、１×１０¹⁸個／cm³以上とする不純物打ち込み工程
と、前記質量分離を用いないイオン注入装置を用いて前
記多結晶シリコン膜中の水素の最大濃度を６×１０¹⁸個
／cm³以上１×１０²⁰個／cm³以下とする水素打ち込み工
程とを有することを特徴とする。さらに、本発明の薄膜
トランジスタの製造方法は、チャネルとなる多結晶シリ
コン膜を形成する工程と、前記多結晶シリコン膜上にゲ
ート絶縁膜を形成する工程と、前記ゲート絶縁膜上にゲ
ート電極を形成する工程と、質量分離を用いないイオン
注入装置を用いて不純物イオンを前記ゲート電極に対し
て自己整合的に、かつ、前記絶縁膜を通し、打ち込み単
位時間あたりの不純物イオン量を１×１０¹²個／cm²・s
ec.以下として前記多結晶シリコン膜中に打ち込むこと
により、燐の最大濃度が、３×１０¹⁸個／cm³以上１×
１０¹⁹個／cm³以下であり、かつ、前記ソース・ドレイ
ン領域に含まれるヘリウムの最大濃度が、３×１０¹⁸個
／cm³以上であるソース・ドレイン領域を形成する工程
と、前記質量分離を用いないイオン注入装置を用いて水
素を打ち込むことにより、前記ソース・ドレイン領域に
含まれる水素の最大濃度が６×１０¹⁸個／cm³以上１×
１０²⁰個／cm³以下とする水素打ち込み工程とを有する
ことを特徴とする。さらに、本発明の薄膜トランジスタ
の製造方法は、チャネルとなる多結晶シリコン膜を形成
する工程と、前記多結晶シリコン膜上にゲート絶縁膜を
形成する工程と、前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形
成する工程と、質量分離を用いないイオン注入装置を用
いて不純物イオンを前記ゲート電極に対して自己整合的
に、かつ、前記ゲート絶縁膜を通し、打ち込み単位時間
あたりの不純物イオン量を１×１０¹²個／cm²・sec.以
下として前記多結晶シリコン膜中に打ち込むことによ
り、燐の最大濃度が、３×１０¹⁸個／cm³以上１×１０
¹⁹個／cm³以下であり、かつ、ヘリウムの最大濃度が、
３×１０¹⁸個／cm³以上である第一のソース・ドレイン
領域と、前記の第一のソース・ドレイン領域ならびにソ
ース・ドレイン電極と接し、燐の最大濃度が１×１０²⁰
個／cm³以上である第二のソース・ドレイン領域を形成
する工程と、前記質量分離を用いないイオン注入装置を
用いて水素を打ち込むことにより、前記第一のソース・
ドレイン領域に含まれる水素の最大濃度が６×１０¹⁸個
／cm³以上１×１０²⁰個／cm³以下とする水素打ち込み工
程とを有することを特徴とする。さらに、本発明の薄膜
トランジスタの製造方法は、基板上に第一の多結晶シリ
コン膜を形成する工程と、前記第一の多結晶シリコン膜
の一部あるいは全てを覆う様に第二の多結晶シリコン膜
を形成する工程と、前記第一および第二の多結晶シリコ
ン膜上にゲート絶縁膜を形成する工程と、前記ゲート絶
縁膜上にゲート電極を形成する工程と、質量分離を用い
ないイオン注入装置を用いて不純物イオンを前記ゲート
電極に対して自己整合的に、かつ、前記ゲート絶縁膜を
通し、打ち込み単位時間あたりの不純物イオン量を１×
１０¹²個／cm²・sec.以下として前記多結晶シリコン膜
中に打ち込むことにより、燐の最大濃度が、３×１０¹⁸
個／cm³以上１×１０¹⁹個／cm³以下であり、かつ、ヘリ
ウムの最大濃度が、３×１０¹⁸個／cm³以上であるソー
ス・ドレイン領域を形成する工程と、前記質量分離を用
いないイオン注入装置を用いて水素を打ち込むことによ
り、前記ソース・ドレイン領域に含まれる水素の最大濃
度が６×１０¹⁸個／cm³以上１×１０²⁰個／cm³以下とす
る水素打ち込み工程とを有することを特徴とする。さら
に、本発明の薄膜トランジスタの製造方法は、基板上に
第一の多結晶シリコン膜を形成する工程と、前記第一の
多結晶シリコン膜の一部あるいは全てを覆う様に第二の
多結晶シリコン膜を形成する工程と、前記第一および第
二の多結晶シリコン膜上にゲート絶縁膜を形成すると、
前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成すると、質量分
離を用いないイオン注入装置を用いて不純物イオンを前
記ゲート電極に対して自己整合的に、かつ、前記ゲート
絶縁膜を通し、打ち込み単位時間あたりの不純物イオン
量を１×１０¹²個／cm²・sec.以下として前記多結晶シ
リコン膜中に打ち込むことにより、燐の最大濃度が、３
×１０¹⁸個／cm³以上１×１０¹⁹個／cm³以下であり、か
つ、ヘリウムの最大濃度が、３×１０¹⁸個／cm³以上で
ある第一のソース・ドレイン領域と、前記第一のソース
・ドレイン領域と接し、燐の最大濃度が、１×１０²⁰個
／cm³以上である第二のソース・ドレイン領域を形成す
る工程と、前記質量分離を用いないイオン注入装置を用
いて水素を打ち込むことにより、前記第一のソース・ド
レイン領域に含まれる水素の最大濃度が６×１０¹⁸個／
cm³以上１×１０²⁰個／cm³以下とする水素打ち込み工程
とを有することを特徴とする。さらに、本発明の薄膜ト
ランジスタの製造方法は、チャネルとなる多結晶シリコ
ン膜を形成する工程と、前記多結晶シリコン膜上にゲー
ト絶縁膜を形成する工程と、前記ゲート絶縁膜上にゲー
ト電極を形成する工程と、質量分離を用いないイオン注
入装置を用いて不純物イオンを前記ゲート電極に対して
自己整合的に、かつ、前記絶縁膜を通し、打ち込み単位
時間あたりの不純物イオン量を１×１０¹²個／cm²・se
c.以下として前記多結晶シリコン膜中に打ち込むことに
より、ボロンの最大濃度が、３×１０¹⁸個／cm³以上１
×１０¹⁹個／cm³以下であり、かつ、ヘリウムの最大濃
度が、３×１０¹⁸個／cm³以上であるソース・ドレイン
領域を形成する工程と、前記質量分離を用いないイオン
注入装置を用いて水素を打ち込むことにより、前記ソー
ス・ドレイン領域に含まれる水素の最大濃度が６×１０
¹⁸個／cm³以上１×１０²⁰個／cm³以下とする水素打ち込
み工程とを有することを特徴とする。さらに、本発明の
薄膜トランジスタの製造方法は、チャネルとなる多結晶
シリコン膜を形成する工程と、前記多結晶シリコン膜上
にゲート絶縁膜を形成する工程と、前記ゲート絶縁膜上
にゲート電極を形成する工程と、質量分離を用いないイ
オン注入装置を用いて不純物イオンを前記ゲート電極に
対して自己整合的に、かつ、前記ゲート絶縁膜を通し、
打ち込み単位時間あたりの不純物イオン量を１×１０¹²
個／cm²・sec.以下として前記多結晶シリコン膜中に打
ち込むことにより、ボロンの最大濃度が、３×１０¹⁸個
／cm³以上１×１０¹⁹個／cm³以下であり、ヘリウムの最
大濃度が、３×１０¹⁸個／cm³以上である第一のソース
・ドレイン領域と、前記の第一のソース・ドレイン領域
ならびにソース・ドレイン電極と接し、燐の最大濃度が
１×１０²⁰個／cm³以上である第二のソース・ドレイン
領域を形成する工程と、前記質量分離を用いないイオン
注入装置を用いて水素を打ち込むことにより、前記第一
のソース・ドレイン領域に含まれる水素の最大濃度が６
×１０¹⁸個／cm³以上１×１０²⁰個／cm³以下とする水素
打ち込み工程とを有することを特徴とする。さらに、本
発明の薄膜トランジスタの製造方法は、基板上に第一の
多結晶シリコン膜を形成する工程と、前記第一の多結晶
シリコン膜の一部あるいは全てを覆う様に第二の多結晶
シリコン膜を形成する工程と、前記第一および第二の多
結晶シリコン膜上にゲート絶縁膜を形成する工程と、前
記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、質量
分離を用いないイオン注入装置を用いて不純物イオンを
前記ゲート電極に対して自己整合的に、かつ、前記ゲー
ト絶縁膜を通し、打ち込み単位時間あたりの不純物イオ
ン量を１×１０¹²個／cm²・sec.以下として前記多結晶
シリコン膜中に打ち込むことにより、ボロンの最大濃度
が、３×１０¹⁸個／cm³以上１×１０¹⁹個／cm³以下であ
り、かつ、ヘリウムの最大濃度が、３×１０¹⁸個／cm³
以上であるソース・ドレイン領域を形成する工程と、前
記質量分離を用いないイオン注入装置を用いて水素を打
ち込むことにより、前記ソース・ドレイン領域に含まれ
る水素の最大濃度が６×１０¹⁸個／cm³以上１×１０²⁰
個／cm³以下とする水素打ち込み工程とを有することを
特徴とする。さらに、本発明の薄膜トランジスタの製造
方法は、基板上に第一の多結晶シリコン膜を形成する工
程と、前記第一の多結晶シリコン膜の一部あるいは全て
を覆う様に第二の多結晶シリコン膜を形成する工程と、
前記第一および第二の多結晶シリコン膜上にゲート絶縁
膜を形成すると、前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形
成すると、質量分離を用いないイオン注入装置を用いて
不純物イオンを前記ゲート電極に対して自己整合的に、
かつ、前記ゲート絶縁膜を通し、打ち込み単位時間あた
りの不純物イオン量を１×１０¹²個／cm²・sec.以下と
して前記多結晶シリコン膜中に打ち込むことにより、ボ
ロンの最大濃度が、３×１０¹⁸個／cm³以上１×１０¹⁹
個／cm³以下であり、かつ、ヘリウムの最大濃度が、３
×１０¹⁸個／cm³以上である第一のソース・ドレイン領
域と、第一のソース・ドレイン領域と、前記第一のソー
ス・ドレイン領域と接し、ボロンの最大濃度が、１×１
０²⁰個／cm³以上である第二のソース・ドレイン領域を
形成する工程と、前記質量分離を用いないイオン注入装
置を用いて水素を打ち込むことにより、前記第一のソー
ス・ドレイン領域に含まれる水素の最大濃度が６×１０
¹⁸個／cm³以上１×１０²⁰個／cm³以下とする水素打ち込
み工程とを有することを特徴とする。

【０００５】

【実施例】（実施例１） 図１は、本発明を用いて、絶
縁基板上に形成された５００Åの厚さを有する多結晶シ
リコン膜に打ち込まれた不純物の燐を、３００℃で一時
間の熱処理を施したときのＨ⁺イオン打ち込み量に対す
るシート抵抗値を示す一実施例である。前記の熱処理温
度は、好ましくは３００℃以上で６００℃以下、さらに
好ましくは３００℃以上で４５０℃以下、さらに特に好
ましくは３００℃以上で３５０℃以下が良い。活性化の
温度が低下すれば、使用でき得るガラス基板の選択肢が
増え、より安価な基板を使用することができる。また、
基板の膨張収縮は小さくなり、薄膜トランジスタの製造
におけるアライメント誤差を小さくできる利点を有す
る。前記の多結晶シリコン膜は、結晶化率が７５％以
上、好ましくは９０％以上の膜を用いる。前期の多結晶
シリコン膜の製造方法は特に限定されないが、レーザー
照射による方法や減圧化学気相堆積法（ＬＰＣＶＤ
法）、プラズマ化学気相堆積法（ＰＣＶＤ法）などを用
いることが可能である。図１において、不純物は、図３
に示された質量分離を用いないイオン注入装置を用い
て、ＰＨ₃を０％を越えて１０％以下、好ましくは０．
０１％を越え５％以下、更に好ましくは０．１％を越え
１％以下で含み、残部がヘリウムからなる混合ガスから
生成するイオンを８０ｋｅＶのエネルギーでＰ⁺イオン
換算で１×１０¹⁴個／cm²と成るように前記の多結晶シ
リコン膜に前記の多結晶シリコン膜上に堆積された１２
００Åの厚さを有したＳｉＯ₂膜を通して打ち込む。不
純物の濃度が１０％を超えると、プラズマ生成室内の不
純物の堆積が多くなり、装置のメンテナンスを頻繁にし
なければならなくなる。また、本発明のように打ち込ま
れる不純物の濃度が１×１０¹⁴個／cm²以下の微量にな
れば、打ち込み単位時間あたりの不純物イオン量を１×
１０¹²個／cm²・sec以下にし、打ち込みにおける不純物
量の制御性を向上させるためには、不純物となるガスの
濃度は１％以下が好ましい。この時、打ち込まれたＰ⁺
イオンの前記多結晶シリコン膜中の最大濃度は、１×１
０¹⁹個／cm³となる。同時に前記のシリコン膜にヘリウ
ムイオンが最大濃度で２×１０¹⁹個／cm³以上打ち込ま
れるが、ヘリウムイオンは電気的に不活性であり、シリ
コン膜に対して電気的に何の影響も与えない。連続して
前記の質量分離を用いないイオン注入装置を用いて、１
００％水素ガスより生成する水素イオンを２０ｋｅＶの
エネルギーで打ち込む。前記の打ち込み時のエネルギー
は、半導体装置の製造に一般的に用いられるイオン注入
装置と同様に、ゲート絶縁膜の厚さおよび種類、打ち込
みイオン種によって適時調整することが可能であり、本
実施例に限定されるものではない。例えば、図３に示さ
れた質量分離を用いないイオン注入装置を用いた場合、
１００％水素ガスから電離されるイオンのほとんどがＨ
₂ ⁺であり、水素化を効率よく実施するために、Ｈ₂ ⁺の深
さ方向の最大濃度が前記の多結晶シリコン膜と前期のＳ
ｉＯ₂膜との界面にくるように打ち込みエネルギーを２
０ｋｅＶに設定している。しかし、Ｈ⁺が主なイオンと
して生成するような場合には、打ち込み時のエネルギー
を１０ｋｅＶ程度にすれば同等の効果が得られる。ま
た、前記のＳｉＯ₂膜の膜厚が８００Åの場合には、前
記の質量分離を用いないイオン注入装置を用いて、ＰＨ
₃を０％を越え１０％以下、好ましくは０．０１％を越
え５％以下、更に好ましくは０．１％を越え１％以下含
み、残部がヘリウムからなる混合ガスから生成するイオ
ンを５０ｋｅＶのエネルギーでＰ₊イオン換算で、打ち
込まれた燐の前記多結晶シリコン膜中の最大濃度が１×
１０¹⁹個／cm³と成るように前記の多結晶シリコン膜に
前記の多結晶シリコン膜上に堆積された８００Åの厚さ
を有したＳｉＯ₂膜を通して６．５×１０¹³個／cm²打ち
込み、連続して前記の質量分離を用いないイオン注入装
置を用いて、１００％水素ガスより生成する水素イオン
を１２ｋｅＶのエネルギーで打ち込めばよい。本実施例
では、前記の不純物イオンならびに水素イオンを打ち込
む場合に、前記の打ち込まれたイオンのピーク濃度が最
大濃度となるように打ち込みのエネルギーを設定してい
るが、必ずしも前記の最大濃度が打ち込まれたピーク濃
度と一致している必要はない。打ち込まれたイオンの分
布は、正規分布を示すため、例えば、前記のＳｉＯ₂膜
中に打ち込まれたイオンのピーク濃度がくるように打ち
込みエネルギーを設定し、広がった分布の裾を用いるこ
とも可能であり、容易に類推できる方法である。すなわ
ち、本発明が打ち込みエネルギーを限定するものではな
いことは明らかである。本実施例から判るように、微量
の不純物を打ち込まれた多結晶シリコン膜は、打ち込ま
れたＨ⁺イオン量が１×１０¹⁴個／cm²以上で１×１０¹⁵
個／cm²以下の打ち込み量の時、更に好ましくは３×１
０¹⁴個／cm²以上で７×１０¹⁴個／cm²以下の打ち込み量
の時、即ち、前記の多結晶シリコン膜中の最大濃度が６
×１０¹⁸個／cm³以上で１×１０²⁰個／cm³以下の範囲、
更に好ましくは１．８×１０¹⁹個／cm³以上で４．２×
１０¹⁹個／cm³以下の範囲にある時に低抵抗化する。こ
れは、打ち込まれた水素イオンによる多結晶シリコン膜
中の不整結合の終端化の効果と打ち込まれた前記の水素
イオンによって生じる欠陥との競合によるためである。
図２は、本発明を用いて、絶縁基板上に形成された５０
０Åの厚さを有する多結晶シリコン膜に打ち込まれた不
純物の燐を３００℃で、一時間の熱処理を施したときの
燐イオンの打ち込み量に対するシート抵抗値を示す一実
施例である。前記の熱処理温度は、好ましくは３００℃
以上で６００℃以下、さらに好ましくは３００℃以上で
４５０℃以下、さらに特に好ましくは３００℃以上で３
５０℃以下が良い。前記の多結晶シリコン膜は、結晶化
率が７５％以上、好ましくは９０％以上の膜を用いる。
図２において、不純物は、図３に示された質量分離を用
いないイオン注入装置を用いて、ＰＨ₃を０％を越えて
１０％以下、好ましくは０．０１％を越え５％以下、更
に好ましくは０．１％を越え１％以下で含み、残部がヘ
リウムからなる混合ガスから生成するイオンを８０ｋｅ
ＶのエネルギーでＰ⁺イオン換算で１×１０¹²個／cm²か
ら１×１０¹⁴個／cm²と成るように前記の多結晶シリコ
ン膜に前記の多結晶シリコン膜上に堆積された１２００
Åの厚さを有したＳｉＯ₂膜を通して打ち込む。この
時、打ち込まれた燐の前記多結晶シリコン膜中の最大濃
度は、１×１０¹⁷個／cm³から１．１×１０¹⁹個／cm³と
なる。また、この時同時に打ち込まれたヘリウムの前記
シリコン膜中の最大濃度は、１×１０¹⁸個／cm³以上に
なるが、ヘリウムは電気的に不活性であり、シリコン膜
に電気的に何の影響ももたらさない。連続して前記の質
量分離を用いないイオン注入装置を用いて、１００％水
素ガスより生成する水素イオンを２０ｋｅＶのエネルギ
ーで、打ち込まれたＨ⁺イオン量の前記の多結晶シリコ
ン膜中の最大濃度が６×１０¹⁸個／cm³以上で１×１０
²⁰個／cm³以下の範囲、更に好ましくは１．８×１０¹⁹
個／cm³以上で４．２×１０¹⁹個／cm³以下の範囲になる
ように、１×１０¹⁴個／cm²から１×１０¹⁵個／cm²の範
囲、更に好ましくは３×１０¹⁴個／cm²以上で７×１０
¹⁴個／cm²以下の範囲で打ち込む。前記の打ち込み時の
エネルギーは、ゲート絶縁膜の厚さおよび種類、打ち込
みイオン種によって適時調整することが可能であり、本
実施例に限定されるものではない。図２に示されるよう
に、前記の多結晶シリコン膜中に打ち込まれた微量の不
純物は、本発明により３００℃の熱処理で活性化される
ことは明らかである。本発明によれば、ヘリウムを希釈
ガスとして用いるため、プラズマが安定し、不純物の打
ち込み量の制御性が増加するという効果を奏する。ま
た、ヘリウムイオンは、酸化膜をエッチングすることは
なく、シリコン膜へのダメージも少ない等の効果を有
し、多量に水素を注入してしまうために起こる不要な特
性変化を起こすことがない。

【０００６】（実施例２） 図４は、本発明を用いて製
造された薄膜トランジスタの一実施例の断面図である。
ガラス基板５からの重金属類の拡散を防止するＳｉＯ₂
膜６、薄膜トランジスタのチャネル部となる膜厚５００
Å程度の多結晶シリコン膜７、ゲート絶縁膜８として形
成された１２００Åの膜厚を有するＳｉＯ₂膜、Ｔａ、
ＡｌまたはＣｒからなるゲート電極９、薄膜トランジス
タのｎ^-型のソース・ドレイン領域１０、ＳｉＯ₂で形成
された層間絶縁膜１１、Ａｌで形成されるソース電極１
２、ＡｌあるいはＩＴＯで形成されるドレイン電極１３
を示す。図５の工程図を用いて、図４の実施例を説明す
る。先ず図５（ａ）に示すように、ガラス基板５上に絶
縁膜としてＳｉＯ₂膜６を２０００Åの厚さで堆積す
る。前記のＳｉＯ₂膜６は基板に含まれている重金属な
どが、熱処理時に素子部に拡散するのを防ぐのが目的で
あり、基板の純度が十分高ければ必要としない。次に不
純物を含まない多結晶シリコン膜７を５００Å程度の厚
さで堆積し、パタンニングする。前記多結晶シリコンの
結晶化率は７５％以上、好ましくは９０％以上の膜を用
いる。次にＳｉＯ₂膜を１２００Å程度の厚さで堆積し
ゲート絶縁膜８を形成する。次にＡｌ、ＣｒまたはＴａ
などの低抵抗の金属をスパッタ法などで６０００Å程度
の厚さで堆積し、パタンニングしてゲ−ト電極９を形成
する。次に図５（ｂ）に示すように、図３に示す質量分
離を用いないイオン注入装置を用いて、ＰＨ₃を０％を
越え１０％以下、好ましくは０．０１％を越え５％以
下、更に好ましくは０．１％を越え１％以下の濃度で含
み、残部がヘリウムから成るドーピングガスから生成す
る全てのイオン１４を、Ｐ⁺イオンの打ち込み量が３×
１０¹³個／cm²以上で１×１０¹⁴個／cm²以下の範囲、更
に好ましくは３×１０¹³個／cm²以上で７×１０¹³個／c
m²以下の範囲となるように８０ｋｅＶ程度のエネルギー
で打ち込む。また、この時同時に打ち込まれたヘリウム
の前記シリコン膜中の最大濃度は、３×１０¹⁸個／cm³
以上になるが、ヘリウムは電気的に不活性であり、薄膜
トランジスタの電気的特性に何の影響ももたらさない。
次に図５（ｃ）に示すように、前記の質量分離を用いな
いイオン注入装置を用いて、純水素をドーピングガスと
して生成する全てのイオン１５を、２０ｋｅＶ程度のエ
ネルギーで１×１０¹⁴個／cm²以上で１×１０¹⁵個／cm²
以下の範囲、更に好ましくは３×１０¹⁴個／cm²以上で
７×１０¹⁴個／cm²以下の範囲で打ち込み、ｎ^-型のソー
ス・ドレイン領域１０を形成する。打ち込み時のエネル
ギーは、ゲート絶縁膜の厚さによって適時調整すればよ
く、本実施例に限定されるのもではない。本方法によ
り、不純物が打ち込まれた多結晶シリコン膜の結晶性は
保持されると同時に、水素によって多結晶シリコン膜中
の欠陥が埋められる。次に図５（ｄ）に示すように、ソ
ース・ドレイン領域の不純物を３００℃、１時間の熱処
理をおこなって活性化し、層間絶縁膜１１としてＳｉＯ
₂膜を５０００Å以上の厚さで堆積し、ソース・ドレイ
ン領域１０にコンタクトホールを形成し、ソース・ドレ
イン領域にＡｌやＩＴＯなどで電極１６を形成する。本
発明により、薄膜トランジスタを、３００℃程度の低温
で、安定的に製造することが可能である。

【０００７】図６は、本発明を用いて製造された薄膜ト
ランジスタにおいて、Ｖ_DSを４Ｖ、Ｖ_Gを１０Ｖとした
時のドレイン電流１７およびＶ_DSを４Ｖ、Ｖ_Gを−１０
Ｖとした時のドレイン電流１８と燐の打ち込み量との相
関を示す図である。図６から、前記の燐の打ち込み量が
３×１０¹³個／cm²以上で１×１０¹⁴個／cm²以下の範
囲、更に好ましくは３×１０¹³個／cm²以上で７×１０
¹³個／cm²以下の範囲、即ち、多結晶シリコン膜中の燐
の最大濃度が３×１０¹⁸個／cm³以上で１×１０¹⁹個／c
m³以下、更に好ましくは３×１０¹⁸個／cm³以上で７×
１０¹⁸個／cm³以下の範囲において、薄膜トランジスタ
のリーク電流を低減させることが可能であることが判
る。

【０００８】（実施例３） 図７は、本発明を用いて製
造された薄膜トランジスタの別の実施例の断面図であ
る。ガラス基板５からの重金属類の拡散を防止するＳｉ
Ｏ₂膜６、薄膜トランジスタのチャネル部となる膜厚５
００Å程度の多結晶シリコン膜７、ゲート絶縁膜として
形成された１２００Åの膜厚を有するＳｉＯ₂膜８、Ｔ
ａやＡｌ、Ｃｒからなるゲート電極９、薄膜トランジス
タのｎ^-型のソース・ドレイン領域１０、薄膜トランジ
スタのコンタクトホール直下に設けられたｎ⁺層１９、
ＳｉＯ₂で形成された層間絶縁膜１１、Ａｌで形成され
るソース電極１２、ＡｌあるいはＩＴＯで形成されるド
レイン電極１３を示す。図８の工程図を用いて、図７の
実施例を説明する。先ず図８（ａ）に示すように、ガラ
ス基板５上に絶縁膜としてＳｉＯ₂膜６を２０００Åの
厚さで堆積する。前記のＳｉＯ₂膜６は基板に含まれて
いる重金属などが、熱処理時に素子部に拡散するのを防
ぐのが目的であり、基板の純度が十分高ければ必要とし
ない。次に不純物を含まない多結晶シリコン膜７を５０
０Å程度の厚さで堆積し、パタンニングする。前記多結
晶シリコンの結晶化率は７５％以上、好ましくは９０％
以上の膜を用いる。次にＳｉＯ₂膜を１２００Å程度の
厚さで堆積しゲート絶縁膜８を形成する。次にＡｌ、Ｃ
ｒやＴａなどの低抵抗の金属をスパッタ法などで６００
０Å程度の厚さで堆積し、パタンニングしてゲ−ト電極
９を形成する。次に図８（ｂ）に示すように、図３に示
した質量分析を用いないイオン注入装置を用いて、ＰＨ
₃を０％を越え１０％以下、好ましくは０．０１％を越
え５％以下、更に好ましくは０．１％を越え１％以下の
濃度で含み、残部がヘリウムから成るドーピングガスか
ら生成する全てのイオン１４を、Ｐ⁺イオンの打ち込み
量が３×１０¹³個／cm²以上で１×１０¹⁴個／cm²以下の
範囲、更に好ましくは３×１０¹³個／cm²以上で７×１
０¹³個／cm²以下の範囲となるように８０ｋｅＶ程度の
エネルギーで打ち込む。また、この時同時に打ち込まれ
たヘリウムの前記シリコン膜中の最大濃度は、３×１０
¹⁸個／cm³以上になるが、ヘリウムは電気的に不活性で
あり、薄膜トランジスタの電気的特性に何の影響ももた
らさない。次に図８（ｃ）に示すように、前記の質量分
析を用いないイオン注入装置を用いて、純水素をドーピ
ングガスとして生成する全てのイオン１５を、２０ｋｅ
Ｖ程度のエネルギーで１×１０¹⁴個／cm²以上で１×１
０^{1 5}個／cm²以下の範囲、更に好ましくは３×１０¹⁴個
／cm²以上で７×１０¹⁴個／cm²以下の範囲で打ち込み、
ｎ^-型のソース・ドレイン領域１０を形成する。打ち込
み時のエネルギーは、ゲート絶縁膜の厚さによって適時
調整すればよく、本実施例に限定されるものではない。
本方法により、不純物が打ち込まれた多結晶シリコン膜
の結晶性は保持されると同時に、水素によって多結晶シ
リコン膜中の欠陥が埋められる。次に図８（ｄ）に示す
ように、層間絶縁膜１１としてＳｉＯ₂膜を５０００Å
以上の厚さで堆積し、次にソース・ドレイン領域１０に
コンタクトホールを形成し、前記の質量分離を用いない
イオン注入装置を用いて、ＰＨ₃を０％を越え１０％以
下、好ましくは０．０１％を越え５％以下の濃度で含
み、残部がＨ₂あるいはヘリウムから成るドーピングガ
スから生成する全てのイオン２０を、Ｐ⁺イオンの打ち
込み量が１×１０¹⁵個／cm²以上で、前記の不純物燐の
濃度のピークが前記のコンタクトホール下部の多結晶シ
リコン膜の中央付近となるように３０ｋｅＶのエネルギ
ーで打ち込み、ｎ⁺層１９を形成する。前記のｎ⁺層の形
成においては、打ち込みに使用するドーピングガスの希
釈ガスはＨ₂あるいはヘリウムのいずれのガスも使用可
能である。また、前記のドーピングガスの濃度は、短時
間注入のために、可能な限り濃いことが望ましい。最後
に図８（ｅ）に示すようにソース・ドレイン領域の不純
物を３００℃、１時間の熱処理をおこなって活性化し、
ソース・ドレイン領域のコンタクトホールにＡｌやＩＴ
Ｏなどで電極１６を形成する。本実施例では、薄膜トラ
ンジスタのソース・ドレイン領域と、Ａｌ、ＩＴＯなど
の電極とのコンタクト部に、不純物を高濃度に打ち込ま
れた多結晶シリコン層が存在するため、前記の電極とソ
ース・ドレイン領域とのコンタクト抵抗を小さくするこ
とが可能である。また、前記の不純物を高濃度に打ち込
まれた多結晶シリコン層を設けるために特別なマスクを
必要としない。

【０００９】（実施例４） 図９は、本発明を用いて製
造された薄膜トランジスタの別の実施例の断面図であ
る。ガラス基板５からの重金属類の拡散を防止するＳｉ
Ｏ₂膜６、薄膜トランジスタのチャネル部となる膜厚５
００Å程度の多結晶シリコン膜７、ゲート絶縁膜として
形成された１２００Åの膜厚を有するＳｉＯ₂膜８、Ｔ
ａやＡｌ、Ｃｒからなるゲート電極９、薄膜トランジス
タのｎ^-型のソース・ドレイン領域１０、薄膜トランジ
スタのｎ⁺型のソース・ドレイン領域１９、ＳｉＯ₂で形
成された層間絶縁膜１１、Ａｌで形成されるソース電極
１２、ＡｌあるいはＩＴＯで形成されるドレイン電極１
３を示す。図１０の工程図を用いて、図９の実施例を説
明する。先ず図１０（ａ）に示すように、ガラス基板５
上に絶縁膜としてＳｉＯ₂膜６を２０００Åの厚さで堆
積する。前記のＳｉＯ₂膜６は基板に含まれている重金
属などが、熱処理時に素子部に拡散するのを防ぐのが目
的であり、基板の純度が十分高ければ必要としない。次
に不純物を含まない多結晶シリコン膜７を５００Å程度
の厚さで堆積し、パタンニングする。前記多結晶シリコ
ンの結晶化率は７５％以上、好ましくは９０％以上の膜
を用いる。次にＳｉＯ₂膜を１２００Å程度の厚さで堆
積しゲート絶縁膜８を形成する。次にＡｌ、ＣｒやＴａ
などの低抵抗の金属をスパッタ法などで６０００Å程度
の厚さで堆積し、パタンニングしてゲ−ト電極９を形成
する。次に図１０（ｂ）に示すように、図３に示す質量
分析を用いないイオン注入装置を用いて、ＰＨ₃を０％
を越え１０％以下、好ましくは０．０１％を越え５％以
下、更に好ましくは０．１％を越え１％以下の濃度で含
み、残部がヘリウムから成るドーピングガスから生成す
る全てのイオン１４を、Ｐ⁺イオンの打ち込み量が３×
１０¹³個／cm²以上で１×１０¹⁴個／cm²以下の範囲、更
に好ましくは３×１０¹³個／cm²以上で７×１０¹³個／c
m²以下の範囲となるように８０ｋｅＶ程度のエネルギー
で打ち込む。また、この時同時に打ち込まれたヘリウム
の前記シリコン膜中の最大濃度は、３×１０¹⁸個／cm³
以上になるが、ヘリウムは電気的に不活性であり、薄膜
トランジスタの電気的特性に何の影響ももたらさない。
次に図１０（ｃ）に示すように、前記の質量分析を用い
ないイオン注入装置を用いて、純水素をドーピングガス
として生成する全てのイオン１５を、２０ｋｅＶ程度の
エネルギーで１×１０¹⁴個／cm²以上で１×１０¹⁵個／c
m²以下の範囲、更に好ましくは３×１０¹⁴個／cm²以上
で７×１０¹⁴個／cm²以下の範囲で打ち込み、ｎ^-型のソ
ース・ドレイン領域１０を形成する。打ち込み時のエネ
ルギーは、ゲート絶縁膜の厚さによって適時調整すれば
よく、本実施例に限定されるものではない。本方法によ
り、不純物が打ち込まれた多結晶シリコン膜の結晶性は
保持されると同時に、水素によって多結晶シリコン膜中
の欠陥が埋められる。次に図１０（ｄ）に示すように、
前記のゲート電極を含む薄膜トランジスタの一部をレジ
ストやポリイミドなどの有機材料あるいはゲート電極、
ゲート絶縁膜と選択的にエッチング除去される無機材
料、例えばＴａをゲート電極に用いた場合にはＡｌやＣ
ｒなどを用いてマスクをし、前記の質量分離を用いない
イオン注入装置を用いて、ＰＨ₃を０％を越え１０％以
下、好ましくは０．０１％を越え５％以下の濃度で含
み、残部がＨ₂あるいはヘリウムから成るドーピングガ
スから生成する全てのイオン２０を、Ｐ⁺イオンの打ち
込み量が１×１０¹⁵個／cm²以上となるように８０ｋｅ
Ｖ程度のエネルギーで打ち込み、前記の薄膜トランジス
タのソース・ドレイン領域にｎ⁺層を形成する。前記の
ｎ⁺層の形成においては、打ち込みに使用するドーピン
グガスの希釈ガスはＨ₂あるいはヘリウムのいずれのガ
スも使用可能である。また、前記のドーピングガスの濃
度は、短時間注入のために、可能な限り濃いことが望ま
しい。次に図１０（ｅ）に示すように、層間絶縁膜１１
としてＳｉＯ₂膜を５０００Å以上の厚さで堆積し、次
にソース・ドレイン領域１０にコンタクトホールを形成
する。最後にソース・ドレイン領域の不純物を３００
℃、１時間の熱処理をおこなって活性化し、ソース・ド
レイン領域のコンタクトホールにＡｌやＩＴＯなどで電
極１６を形成する。本実施例では、薄膜トランジスタの
ソース・ドレイン領域と、Ａｌ、ＩＴＯなどの電極との
コンタクト部に、不純物を高濃度に打ち込まれた多結晶
シリコン層が存在するため、前記の電極とソース・ドレ
イン領域とのコンタクト抵抗を小さくすることが可能で
ある。また、併せて、ｎ⁺層を形成するときの打ち込み
エネルギーを大きくできる為に、イオンビーム電流を大
きくでき、生産性が向上するという利点がある。

【００１０】（実施例５） 図１１は、本発明を用いて
製造された薄膜トランジスタの別の実施例の断面図であ
る。ガラス基板５からの重金属類の拡散を防止するＳｉ
Ｏ₂膜６、薄膜トランジスタのソース・ドレインの一部
となる膜厚１０００Å程度の多結晶シリコン膜２１、薄
膜トランジスタのチャネル部となる膜厚５００Å程度の
多結晶シリコン膜７、ゲート絶縁膜として形成された１
２００Åの膜厚を有するＳｉＯ₂膜８、ＴａやＡｌ、Ｃ
ｒからなるゲート電極９、薄膜トランジスタのｎ^-型の
ソース・ドレイン領域１０、ＳｉＯ₂で形成された層間
絶縁膜１１、Ａｌで形成されるソース電極１２、Ａｌあ
るいはＩＴＯで形成されるドレイン電極１３を示す。図
１２の工程図を用いて、図１１の実施例を説明する。先
ず図１２（ａ）に示すように、ガラス基板５上に絶縁膜
としてＳｉＯ₂膜６を２０００Åの厚さで堆積し、次に
多結晶シリコン膜２１を１０００Åの厚さで堆積し、パ
タンニングする。前記のＳｉＯ₂膜６は基板に含まれて
いる重金属などが、熱処理時に素子部に拡散するのを防
ぐのが目的であり、基板の純度が十分高ければ必要とし
ない。次に不純物を含まない多結晶シリコン膜７を５０
０Å程度の厚さで堆積し、パタンニングする。前記多結
晶シリコン膜７および２１の結晶化率は７５％以上、好
ましくは９０％以上の膜を用いる。次にＳｉＯ₂膜を１
２００Å程度の厚さで堆積しゲート絶縁膜８を形成す
る。次にＡｌ、ＣｒやＴａなどの低抵抗の金属をスパッ
タ法などで６０００Å程度の厚さで堆積し、パタンニン
グしてゲ−ト電極９を形成する。次に図１２（ｂ）に示
すように、図３に示す質量分析を用いないイオン注入装
置を用いて、ＰＨ₃を０％を越え１０％以下、好ましく
は０．０１％を越え５％以下、更に好ましくは０．１％
を越え１％以下の濃度で含み、残部がヘリウムから成る
ドーピングガスから生成する全てのイオン１４を、Ｐ⁺
イオンの打ち込み量が３×１０¹³個／cm²以上で１×１
０¹⁴個／cm²以下の範囲、更に好ましくは３×１０¹³個
／cm²以上で７×１０¹³個／cm²以下の範囲となるように
８０ｋｅＶ程度のエネルギーで打ち込む。また、この時
同時に打ち込まれたヘリウムの前記シリコン膜中の最大
濃度は、３×１０¹⁸個／cm³以上になるが、ヘリウムは
電気的に不活性であり、薄膜トランジスタの電気的特性
に何の影響ももたらさない。次に図１２（ｃ）に示すよ
うに、前記の質量分析を用いないイオン注入装置を用い
て、純水素をドーピングガスとして生成する全てのイオ
ン１５を、２０ｋｅＶ程度のエネルギ−で１×１０¹⁴個
／cm²以上で１×１０¹⁵個／cm²以下の範囲、更に好まし
くは３×１０¹⁴個／cm²以上で７×１０¹⁴個／cm²以下の
範囲で打ち込み、ｎ^-型のソース・ドレイン領域１０を
形成する。打ち込み時のエネルギーは、ゲート絶縁膜の
厚さによって適時調整すればよく、本実施例に限定され
るものではない。本方法により、不純物が打ち込まれた
多結晶シリコン膜の結晶性は保持されると同時に、水素
によって多結晶シリコン膜中の欠陥が埋められる。次に
図１２（ｄ）に示すように、ソース・ドレイン領域の不
純物を窒素雰囲気中で３００℃、１時間の熱処理をおこ
なって活性化し、層間絶縁膜１１としてＳｉＯ₂膜を５
０００Å以上の厚さで堆積し、ソース・ドレイン領域１
０にコンタクトホールを形成し、ソース・ドレイン領域
にＡｌやＩＴＯなどで電極１６を形成する。本実施例で
は、薄膜トランジスタのソース・ドレイン領域の多結晶
シリコン膜の膜厚が厚く、従って、前記のソース・ドレ
イン領域の抵抗値を低減することができる。また、コン
タクトホールをドライエッチング法で形成する場合に
は、十分なオーバーエッチングを行うことが可能とな
り、プロセスの安定性が向上するという利点を有する。

【００１１】（実施例６） 図１３は、本発明を用いて
製造された薄膜トランジスタの別の実施例の断面図であ
る。ガラス基板５からの重金属類の拡散を防止するＳｉ
Ｏ₂膜６、薄膜トランジスタのソース・ドレインの一部
となる膜厚１０００Å程度の多結晶シリコン膜２１、薄
膜トランジスタのチャネル部となる膜厚５００Å程度の
多結晶シリコン膜７、ゲート絶縁膜として形成された１
２００Åの膜厚を有するＳｉＯ₂膜８、ＴａやＡｌ、Ｃ
ｒからなるゲート電極９、薄膜トランジスタのｎ^-型の
ソース・ドレイン領域１０、薄膜トランジスタのｎ⁺型
のソース・ドレイン領域１９、ＳｉＯ₂で形成された層
間絶縁膜１１、Ａｌで形成されるソース電極１２、Ａｌ
あるいはＩＴＯで形成されるドレイン電極１３を示す。
図１４の工程図を用いて、図１３の実施例を説明する。
先ず図１４（ａ）に示すように、ガラス基板５上に絶縁
膜としてＳｉＯ₂膜６を２０００Åの厚さで堆積し、次
に多結晶シリコン膜２１を１０００Åの厚さで堆積し、
パタンニングする。前記のＳｉＯ₂膜６は基板に含まれ
ている重金属などが、熱処理時に素子部に拡散するのを
防ぐのが目的であり、基板の純度が十分高ければ必要と
しない。次に不純物を含まない多結晶シリコン膜７を５
００Å程度の厚さで堆積し、パタンニングする。前記多
結晶シリコン膜７および２１の結晶化率は７５％以上、
好ましくは９０％以上の膜を用いる。次にＳｉＯ₂膜を
１２００Å程度の厚さで堆積しゲート絶縁膜８を形成す
る。次にＡｌ、ＣｒやＴａなどの低抵抗の金属をスパッ
タ法などで６０００Å程度の厚さで堆積し、パタンニン
グしてゲート電極９を形成する。次に図１４（ｂ）に示
すように、図３に示す質量分析を用いないイオン注入装
置を用いて、ＰＨ₃を０％を越え１０％以下、好ましく
は０．０１％を越え５％以下、更に好ましくは０．１％
を越え１％以下の濃度で含み、残部がヘリウムから成る
ドーピングガスから生成する全てのイオン１４を、Ｐ⁺
イオンの打ち込み量が３×１０¹³個／cm²以上で１×１
０¹⁴個／cm²以下の範囲、更に好ましくは３×１０¹³個
／cm²以上で７×１０¹³個／cm²以下の範囲となるように
８０ｋｅＶ程度のエネルギーで打ち込む。また、この時
同時に打ち込まれたヘリウムの前記シリコン膜中の最大
濃度は、３×１０¹⁸個／cm³以上になるが、ヘリウムは
電気的に不活性であり、薄膜トランジスタの電気的特性
に何の影響ももたらさない。次に図１４（ｃ）に示すよ
うに、前記の質量分析を用いないイオン注入装置を用い
て、純水素をドーピングガスとして生成する全てのイオ
ン１５を、２０ｋｅＶ程度のエネルギーで１×１０¹⁴個
／cm²以上で１×１０¹⁵個／cm²以下の範囲、更に好まし
くは３×１０¹⁴個／cm²以上で７×１０¹⁴個／cm²以下の
範囲で打ち込み、ｎ^-型のソース・ドレイン領域１０を
形成する。打ち込み時のエネルギーは、ゲート絶縁膜の
厚さによって適時調整すればよく、本実施例に限定され
るものではない。本方法により、不純物が打ち込まれた
多結晶シリコン膜の結晶性は保持されると同時に、水素
によって多結晶シリコン膜中の欠陥が埋められる。次に
図１４（ｄ）に示すように、層間絶縁膜１１としてＳｉ
Ｏ₂膜を５０００Å以上の厚さで堆積し、次にソース・
ドレイン領域１０にコンタクトホールを形成し、前記の
質量分離を用いないイオン注入装置を用いて、ＰＨ₃を
０％を越え１０％以下、好ましくは０．０１％を越え５
％以下の濃度で含み、残部がＨ₂あるいはヘリウムから
成るドーピングガスから生成する全てのイオン２０を、
Ｐ⁺イオンの打ち込み量が１×１０¹⁵個／cm²以上で、前
記の不純物燐の濃度のピークが前記のコンタクトホール
下部の多結晶シリコン膜の中央付近となるように３０ｋ
ｅＶのエネルギーで打ち込む。前記のｎ⁺層の形成にお
いては、打ち込みに使用するドーピングガスの希釈ガス
はＨ₂あるいはヘリウムのいずれのガスも使用可能であ
る。また、前記のドーピングガスの濃度は、短時間注入
のために、可能な限り濃いことが望ましい。最後に図１
４（ｅ）に示すようにソース・ドレイン領域の不純物を
３００℃、１時間の熱処理をおこなって活性化し、ソー
ス・ドレイン領域のコンタクトホールにＡｌやＩＴＯな
どで電極１６を形成する。本実施例では、薄膜トランジ
スタのソース・ドレイン領域の多結晶シリコン膜の膜厚
が厚く、従って、前記のソース・ドレイン領域の抵抗値
をさらに低減することができる。またｎ⁺型のソース・
ドレイン領域の形成に特別なマスクを必要としない。

【００１２】（実施例７） 図１５は、本発明を用いて
製造された薄膜トランジスタの別の実施例の断面図であ
る。ガラス基板５からの重金属類の拡散を防止するＳｉ
Ｏ₂膜６、薄膜トランジスタのソース・ドレインの一部
となる膜厚１０００Å程度の多結晶シリコン膜２１、薄
膜トランジスタのチャネル部となる膜厚５００Å程度の
多結晶シリコン膜７、ゲート絶縁膜として形成された１
２００Åの膜厚を有するＳｉＯ₂膜８、ＴａやＡｌ、Ｃ
ｒからなるゲート電極９、薄膜トランジスタのｎ^-型の
ソース・ドレイン領域１０、薄膜トランジスタのｎ⁺型
のソース・ドレイン領域１９、ＳｉＯ₂で形成された層
間絶縁膜１１、Ａｌで形成されるソース電極１２、Ａｌ
あるいはＩＴＯで形成されるドレイン電極１３を示す。
図１６の工程図を用いて、図１５の実施例を説明する。
先ず図１６（ａ）に示すように、ガラス基板５上に絶縁
膜としてＳｉＯ₂膜６を２０００Åの厚さで堆積し、次
に多結晶シリコン膜２１を１０００Åの厚さで堆積し、
パタンニングする。前記のＳｉＯ₂膜６は基板に含まれ
ている重金属などが、熱処理時に素子部に拡散するのを
防ぐのが目的であり、基板の純度が十分高ければ必要と
しない。次に不純物を含まない多結晶シリコン膜７を５
００Å程度の厚さで堆積し、パタンニングする。前記多
結晶シリコン膜７および２１の結晶化率は７５％以上、
好ましくは９０％以上の膜を用いる。次にＳｉＯ₂膜を
１２００Å程度の厚さで堆積しゲート絶縁膜８を形成す
る。次にＡｌ、ＣｒやＴａなどの低抵抗の金属をスパッ
タ法などで６０００Å程度の厚さで堆積し、パタンニン
グしてゲート電極９を形成する。次に図１６（ｂ）に示
すように、図３に示す質量分析を用いないイオン注入装
置を用いて、ＰＨ₃を０％を越え１０％以下、好ましく
は０．０１％を越え５％以下、更に好ましくは０．１％
を越え１％以下の濃度で含み、残部がヘリウムから成る
ドーピングガスから生成する全てのイオン１４を、Ｐ⁺
イオンの打ち込み量が３×１０¹³個／cm²以上で１×１
０¹⁴個／cm²以下の範囲、更に好ましくは３×１０¹³個
／cm²以上で７×１０¹³個／cm²以下の範囲となるように
８０ｋｅＶ程度のエネルギーで打ち込む。また、この時
同時に打ち込まれたヘリウムの前記シリコン膜中の最大
濃度は、３×１０¹⁸個／cm³以上になるが、ヘリウムは
電気的に不活性であり、薄膜トランジスタの電気的特性
に何の影響ももたらさない。次に図１６（ｃ）に示すよ
うに、前記の質量分析を用いないイオン注入装置を用い
て、純水素をドーピングガスとして生成する全てのイオ
ン１５を、２０ｋｅＶ程度のエネルギーで１×１０¹⁴個
／cm²以上で１×１０¹⁵個／cm²以下の範囲、更に好まし
くは３×１０¹⁴個／cm²以上で７×１０¹⁴個／cm²以下の
範囲で打ち込み、ｎ^-型のソース・ドレイン領域１０を
形成する。打ち込み時のエネルギーは、ゲート絶縁膜の
厚さによって適時調整すればよく、本実施例に限定され
るものではない。本方法により、不純物が打ち込まれた
多結晶シリコン膜の結晶性は保持されると同時に、水素
によって多結晶シリコン膜中の欠陥が埋められる。次に
図１６（ｄ）に示すように、前記のゲート電極を含む薄
膜トランジスタの一部をレジストやポリイミドなどの有
機材料あるいはゲート電極、ゲート絶縁膜と選択的にエ
ッチング除去される無機材料、例えばＴａをゲート電極
に用いた場合にはＡｌやＣｒなどを用いてマスクをし、
前記の質量分離を用いないイオン注入装置を用いて、Ｐ
Ｈ₃を０％を越え１０％以下、好ましくは０．０１％を
越え５％以下の濃度で含み、残部がＨ₂あるいはヘリウ
ムから成るドーピングガスから生成する全てのイオン２
０を、Ｐ⁺イオンの打ち込み量が１×１０¹⁵個／cm²以上
となるように８０ｋｅＶ程度のエネルギーで打ち込み、
前記の薄膜トランジスタのソース・ドレイン領域にｎ⁺
層を形成する。前記のｎ⁺層の形成においては、打ち込
みに使用するドーピングガスの希釈ガスはＨ₂あるいは
ヘリウムのいずれのガスも使用可能である。また、前記
のドーピングガスの濃度は、短時間注入のために、可能
な限り濃いことが望ましい。次に図１６（ｅ）に示すよ
うに、層間絶縁膜１１としてＳｉＯ₂膜を５０００Å以
上の厚さで堆積し、次にソース・ドレイン領域１０にコ
ンタクトホールを形成する。最後にソース・ドレイン領
域の不純物を窒素雰囲気中で、３００℃、１時間の熱処
理をおこなって活性化し、ソース・ドレイン領域のコン
タクトホールにＡｌやＩＴＯなどで電極１６を形成す
る。本実施例では、薄膜トランジスタのソース・ドレイ
ン領域の多結晶シリコン膜の膜厚が厚く、従って、前記
のソース・ドレイン領域の抵抗値をさらに低減すること
ができる。またｎ⁺型のソース・ドレイン領域の形成時
に、打ち込みエネルギーを大きくできる為に、イオンビ
ーム電流を大きくでき、生産性が向上するという利点を
有する。

【００１３】（実施例８） 図１７は、本発明を用い
て、絶縁基板上に形成された５００Åの厚さを有する多
結晶シリコン膜に打ち込まれた不純物のボロンを３００
℃で、一時間の熱処理を施したときのＨ⁺イオン打ち込
み量に対するシート抵抗値を示す別の実施例である。前
記の熱処理温度は、好ましくは３００℃以上で６００℃
以下、さらに好ましくは３００℃以上で４５０℃以下、
さらに特に好ましくは３００℃以上で３５０℃以下が良
い。当然のことながら、活性化の温度が低下すれば、使
用でき得るガラス基板の選択肢が増え、より安価な基板
を使用することができる。また、基板の膨張収縮は小さ
くなり、薄膜トランジスタの製造におけるアライメント
誤差を小さくできる利点を有する。前記の多結晶シリコ
ン膜は、結晶化率が７５％以上、好ましくは９０％以上
の膜を用いる。前期の多結晶シリコン膜の製造方法は特
に限定されないが、レーザー照射による方法や減圧化学
気相堆積法（ＬＰＣＶＤ法）、プラズマ化学気相堆積法
（ＰＣＶＤ法）などを用いることが可能である。図１７
において、不純物は、図３に示された質量分離を用いな
いイオン注入装置を用いて、Ｂ₂Ｈ₆を０％を越えて１０
％以下、好ましくは０．０１％を越え５％以下、更に好
ましくは０．１％を越え１％以下で含み、残部がヘリウ
ムからなる混合ガスから生成するイオンを８０ｋｅＶの
エネルギーでＢ⁺イオン換算で１×１０¹⁴個／cm²と成る
ように前記の多結晶シリコン膜に前記の多結晶シリコン
膜上に堆積された１２００Åの厚さを有したＳｉＯ₂膜
を通して打ち込む。不純物の濃度が１０％を超えると、
プラズマ生成室内の不純物の堆積が多くなり、装置のメ
ンテナンスを頻繁にしなければならなくなる。また、本
発明のように打ち込まれる不純物の濃度が１×１０¹⁴個
／cm²以下の微量になれば、打ち込み単位時間あたりの
不純物イオン量を１×１０¹²個／cm²・sec以下にし、打
ち込みにおける不純物量の制御性を向上させるために
は、不純物となるガスの濃度は１％以下が好ましい。こ
の時、打ち込まれたＢ⁺イオンの前記多結晶シリコン膜
中の最大濃度は、１×１０¹⁹個／cm³となる。同時に前
記のシリコン膜にヘリウムイオンが、最大濃度で２×１
０¹⁹個／cm³以上打ち込まれるが、ヘリウムイオンは電
気的に不活性であり、シリコン膜に対して何の影響も与
えない。連続して前記の質量分離を用いないイオン注入
装置を用いて、１００％水素ガスより生成する水素イオ
ンを２０ｋｅＶのエネルギーで打ち込む。前記の打ち込
み時のエネルギーは、半導体装置の製造に一般的に用い
られるイオン注入装置と同様に、ゲート絶縁膜の厚さお
よび種類、打ち込みイオン種によって適時調整すること
が可能であり、本実施例に限定されるのもではない。例
えば、図３に示された質量分離を用いないイオン注入装
置を用いた場合、１００％水素ガスから電離されるイオ
ンのほとんどがＨ₂ ⁺であり、水素化を効率よく実施する
ために、Ｈ₂ ⁺の深さ方向の最大濃度が前記の多結晶シリ
コン膜と前期のＳｉＯ₂膜との界面にくるように２０ｋ
ｅＶ打ち込みエネルギーを設定している。しかし、Ｈ⁺
が主なイオンとして生成するような場合には、打ち込み
時のエネルギーを１０ｋｅＶ程度にすれば同等の効果が
得られる。同様に、前記の質量分離を用いないイオン注
入装置を用いた場合、Ｂ₂Ｈ₆を０％を越えて１０％以
下、好ましくは０．０１％を越え５％以下、更に好まし
くは０．１％を越え１％以下で含み、残部がヘリウムか
らなる混合ガスから生成するイオンは、Ｂ₂Ｈ_x ⁺イオン
が主であるために８０ｋｅＶのエネルギーで、打ち込ん
でいる。しかし、Ｂ⁺イオンが主して生成される場合
は、４０ｋｅＶのエネルギーでよい。また本実施例で
は、前記の不純物イオンならびに水素イオンを打ち込む
場合に、前記の打ち込まれたイオンのピーク濃度が最大
濃度となるように打ち込みのエネルギーを設定している
が、必ずしも前記の最大濃度が打ち込まれたピーク濃度
と一致している必要はない。打ち込まれたイオンの分布
は、正規分布を示すため、例えば、前記のＳｉＯ₂膜中
に打ち込まれたイオンのピーク濃度がくるように打ち込
みエネルギーを設定し、広がった分布の裾を用いること
は、容易に類推できる方法である。すなわち本発明が打
ち込みエネルギーを限定するものではないことは明らか
である。本実施例から判るように、微量の不純物を打ち
込まれた多結晶シリコン膜は、打ち込まれたＨ⁺イオン
量の打ち込み量が１×１０^{1 4}個／cm²以上で１×１０¹⁵
個／cm²以下の範囲、更に好ましくは３×１０¹⁴個／cm²
以上で７×１０¹⁴個／cm²以下の打ち込み量の時、即
ち、前記の多結晶シリコン膜中の最大濃度が６×１０¹⁸
個／cm³以上で１×１０²⁰個／cm³以下の範囲、更に好ま
しくは１．８×１０¹⁹個／cm³以上で４．２×１０¹⁹個
／cm³以下の範囲にある時に低抵抗化する。これは、打
ち込まれた水素イオンによる多結晶シリコン膜中の不整
結合の終端化の効果と打ち込まれた前記の水素イオンに
よって生じる欠陥との競合によるためである。図１８
は、本発明を用いて、絶縁基板上に形成された５００Å
の厚さを有する多結晶シリコン膜に打ち込まれた不純物
のボロンを３００℃で、一時間の熱処理を施したときの
ボロンイオンの打ち込み量に対するシート抵抗値を示す
一実施例である。前記の熱処理温度は、好ましくは３０
０℃以上で６００℃以下、さらに好ましくは３００℃以
上で４５０℃以下、さらに特に好ましくは３００℃以上
で３５０℃以下が良い。前記の多結晶シリコン膜は、結
晶化率が７５％以上、好ましくは９０％以上の膜を用い
る。図１８において、不純物は、図３に示された質量分
離を用いないイオン注入装置を用いて、Ｂ₂Ｈ₆を０％を
越えて１０％以下、好ましくは０．０１％を越え５％以
下、更に好ましくは０．１％を越え１％以下で含み、残
部がヘリウムからなる混合ガスから生成するイオンを８
０ｋｅＶのエネルギーでＢ⁺イオン換算で５×１０¹²個
／cm²から１．５×１０¹⁴個／cm²と成るように前記の多
結晶シリコン膜に前記の多結晶シリコン膜上に堆積され
た１２００Åの厚さを有したＳｉＯ₂膜を通して打ち込
む。この時、打ち込まれたボロンの前記多結晶シリコン
膜中の最大濃度は、４．５×１０¹⁷個／cm³から１．３
×１０¹⁹個／cm³となる。また、この時同時に打ち込ま
れたヘリウムの前記シリコン膜中の最大濃度は、１×１
０¹⁸個／cm³以上になるが、ヘリウムは電気的に不活性
であり、シリコン膜に対して電気的に何の影響ももたら
さない。連続して前記の質量分離を用いないイオン注入
装置を用いて、１００％水素ガスより生成する水素イオ
ンを２０ｋｅＶのエネルギーで、打ち込まれたＨ⁺イオ
ン量の前記の多結晶シリコン膜中の最大濃度が６×１０
²⁰個／cm³以上で１×１０²⁰個／cm³以下の範囲、更に好
ましくは１．８×１０¹⁹個／cm³以上で４．２×１０¹⁹
個／cm³以下の範囲になるように、１×１０¹⁴個／cm²か
ら１×１０¹⁵個／cm²の範囲、更に好ましくは３×１０
¹⁴個／cm²以上で７×１０¹⁴個／cm²以下の範囲の量を打
ち込む。前記の打ち込み時のエネルギーは、ゲート絶縁
膜の厚さおよび種類、打ち込みイオン種によって適時調
整することが可能であり、本実施例に限定されるのもで
はない。図１８に示されるように、前記の多結晶シリコ
ン膜中に打ち込まれた微量の不純物は、本発明により３
００℃の熱処理で活性化される。図１７および図１８か
ら明らかなように、本発明は、ｎ型のＬＤＤ構造を有す
る薄膜トランジスタ以外に、ｐ型のＬＤＤ構造を有する
薄膜トランジスタの製造も可能である。本発明によれ
ば、ヘリウムを希釈ガスとして用いるため、プラズマが
安定し、不純物の打ち込み量の制御性が増加するという
効果を奏する。また、ヘリウムイオンは、酸化膜をエッ
チングすることはなく、シリコン膜へのダメージも少な
い等の効果を有し、多量に水素を注入してしまうために
起こる不要な特性変化を起こすことがない。

【００１４】（実施例９） 図１９は、本発明を用いて
製造された薄膜トランジスタの一実施例の断面図であ
る。ガラス基板５からの重金属類の拡散を防止するＳｉ
Ｏ₂膜６、薄膜トランジスタのチャネル部となる膜厚５
００Å程度の多結晶シリコン膜７、ゲート絶縁膜８とし
て形成された１２００Åの膜厚を有するＳｉＯ₂膜、Ｔ
ａやＡｌ、Ｃｒからなるゲート電極９、薄膜トランジス
タのｐ^-型のソース・ドレイン領域２２、ＳｉＯ₂で形成
された層間絶縁膜１１、Ａｌで形成されるソース電極１
２、ＡｌあるいはＩＴＯで形成されるドレイン電極１３
を示す。図２０の工程図を用いて、図１９の実施例を説
明する。先ず図２０（ａ）に示すように、ガラス基板５
上に絶縁膜としてＳｉＯ₂膜６を２０００Åの厚さで堆
積する。前記のＳｉＯ₂膜６は基板に含まれている重金
属などが、熱処理時に素子部に拡散するのを防ぐのが目
的であり、基板の純度が十分高ければ必要としない。次
に不純物を含まない多結晶シリコン膜７を５００Å程度
の厚さで堆積し、パタンニングする。前記多結晶シリコ
ンの結晶化率は７５％以上、好ましくは９０％以上の膜
を用いる。次にＳｉＯ₂膜を１２００Å程度の厚さで堆
積しゲート絶縁膜８を形成する。次にＡｌ、ＣｒやＴａ
などの低抵抗の金属をスパッタ法などで６０００Å程度
の厚さで堆積し、パタンニングしてゲート電極９を形成
する。次に図２０（ｂ）に示すように、図３に示す質量
分析を用いないイオン注入装置を用いて、Ｂ₂Ｈ₆を０％
を越え１０％以下、好ましくは０．０１％を越え５％以
下、更に好ましくは０．１％を越え１％以下の濃度で含
み、残部がヘリウムから成るドーピングガスから生成す
る全てのイオン２３を、Ｂ⁺イオンの打ち込み量が３×
１０¹³ 個／cm²以上で１×１０¹⁴個／cm²以下の範囲、
更に好ましくは３×１０¹³個／cm²以上で７×１０¹³個
／cm²以下の範囲となるように８０ｋｅＶ程度のエネル
ギーで打ち込む。また、この時同時に打ち込まれたヘリ
ウムの前記シリコン膜中の最大濃度は、３×１０¹⁸個／
cm³以上になるが、ヘリウムは電気的に不活性であり、
薄膜トランジスタの電気的特性に対して何の影響ももた
らさない。次に図２０（ｃ）に示すように、前記の質量
分析を用いないイオン注入装置を用いて、純水素をドー
ピングガスとして生成する全てのイオン１５を、２０ｋ
ｅＶ程度のエネルギーで１×１０¹⁴ 個／cm²以上で１×
１０¹⁵個／cm²以下の範囲、更に好ましくは３×１０¹⁴
個／cm²以上で７×１０¹⁴個／cm²以下の範囲で打ち込
み、ｐ^-型のソース・ドレイン領域２２を形成する。打
ち込み時のエネルギーは、ゲート絶縁膜の厚さによって
適時調整すればよく、本実施例に限定されるものではな
い。本方法により、不純物が打ち込まれた多結晶シリコ
ン膜の結晶性は保持されると同時に、水素によって多結
晶シリコン膜中の欠陥が埋められる。次に図２０（ｄ）
に示すように、ソース・ドレイン領域の不純物を３００
℃、１時間の熱処理をおこなって活性化し、層間絶縁膜
１１としてＳｉＯ₂膜を５０００Å以上の厚さで堆積
し、ソース・ドレイン領域１０にコンタクトホールを形
成し、ソース・ドレイン領域にＡｌやＩＴＯなどで電極
１６を形成する。本発明により、ｐ型の薄膜トランジス
タを、３００℃程度の低温で、安定的に製造することが
可能である。

【００１５】図２１は、本発明を用いて製造された薄膜
トランジスタにおいて、Ｖ_DSを−４Ｖ、Ｖ_Gを−１０Ｖ
とした時のドレイン電流２４およびＶ_DSを−４Ｖ、Ｖ_G
を１０Ｖとした時のドレイン電流２５と、ボロンの打ち
込み量との相関を示す図である。図２１から、前記のボ
ロンの打ち込み量が３×１０¹³個／cm²以上で１×１０
¹⁴個／cm²以下の範囲、更に好ましくは３×１０¹³個／c
m²以上で７×１０¹³個／cm²以下の範囲、即ち、多結晶
シリコン膜中のボロンの最大濃度が３×１０¹⁸個／cm³
以上で１×１０¹⁹個／cm³以下の範囲、更に好ましくは
３×１０¹⁸個／cm³以上で７×１０¹⁸個／cm³以下の範囲
において、薄膜トランジスタのリーク電流を低減させる
ことが可能であることが判る。

【００１６】（実施例１０） 図２２は、本発明を用い
て製造された薄膜トランジスタの別の実施例の断面図で
ある。ガラス基板５からの重金属類の拡散を防止するＳ
ｉＯ₂膜６、薄膜トランジスタのチャネル部となる膜厚
５００Å程度の多結晶シリコン膜７、ゲート絶縁膜とし
て形成された１２００Åの膜厚を有するＳｉＯ₂膜８、
ＴａやＡｌ、Ｃｒからなるゲート電極９、薄膜トランジ
スタのｐ^-型のソース・ドレイン領域２２、薄膜トラン
ジスタのコンタクトホール直下に設けられたｐ⁺層２
６、ＳｉＯ₂で形成された層間絶縁膜１１、Ａｌで形成
されるソース電極１２、ＡｌあるいはＩＴＯで形成され
るドレイン電極１３を示す。図２３の工程図を用いて、
図２２の実施例を説明する。先ず図２３（ａ）に示すよ
うに、ガラス基板５上に絶縁膜としてＳｉＯ₂膜６を２
０００Åの厚さで堆積する。前記のＳｉＯ₂膜６は基板
に含まれている重金属などが、熱処理時に素子部に拡散
するのを防ぐのが目的であり、基板の純度が十分高けれ
ば必要としない。次に不純物を含まない多結晶シリコン
膜７を５００Å程度の厚さで堆積し、パタンニングす
る。前記多結晶シリコンの結晶化率は７５％以上、好ま
しくは９０％以上の膜を用いる。次にＳｉＯ₂膜を１２
００Å程度の厚さで堆積しゲート絶縁膜８を形成する。
次にＡｌ、ＣｒやＴａなどの低抵抗の金属をスパッタ法
などで６０００Å程度の厚さで堆積し、パタンニングし
てゲート電極９を形成する。次に図２３（ｂ）に示すよ
うに、図３に示す質量分析を用いないイオン注入装置を
用いて、Ｂ₂Ｈ₆を０％を越え１０％以下、好ましくは
０．０１％を越え５％以下、更に好ましくは０．１％を
越え１％以下の濃度で含み、残部がヘリウムから成るド
ーピングガスから生成する全てのイオン２３を、Ｂ⁺イ
オンの打ち込み量が３×１０¹³個／cm²以上で１×１０
¹⁴個／cm²以下の範囲、更に好ましくは３×１０¹³個／c
m²以上で７×１０¹³個／cm²以下の範囲となるように８
０ｋｅＶ程度のエネルギーで打ち込む。また、この時同
時に打ち込まれたヘリウムの前記シリコン膜中の最大濃
度は、３×１０¹⁸個／cm³以上になるが、ヘリウムは電
気的に不活性であり、薄膜トランジスタの電気的特性に
何の影響ももたらさない。次に図２３（ｃ）に示すよう
に、前記の質量分析を用いないイオン注入装置を用い
て、純水素をドーピングガスとして生成する全てのイオ
ン１５を、２０ｋｅＶ程度のエネルギーで１×１０¹⁴個
／cm²以上で１×１０¹⁵個／cm²以下の範囲、更に好まし
くは３×１０¹⁴個／cm²以上で７×１０¹⁴個／cm²以下の
範囲で打ち込み、ｐ^-型のソース・ドレイン領域２２を
形成する。打ち込み時のエネルギーは、ゲート絶縁膜の
厚さによって適時調整すればよく、本実施例に限定され
るものではない。本方法により、不純物が打ち込まれた
多結晶シリコン膜の結晶性は保持されると同時に、水素
によって多結晶シリコン膜中の欠陥が埋められる。次に
図２３（ｄ）に示すように、層間絶縁膜１１としてＳｉ
Ｏ₂膜を５０００Å以上の厚さで堆積し、次にソース・
ドレイン領域１０にコンタクトホールを形成し、前記の
質量分離を用いないイオン注入装置を用いて、Ｂ₂Ｈ₆を
０％を越え１０％以下、好ましくは０．０１％を越え５
％以下の濃度で含み、残部がＨ₂あるいはヘリウムから
成るドーピングガスから生成する全てのイオン２７を、
Ｂ⁺イオンの打ち込み量が１×１０¹⁵個／cm²以上で、前
記の不純物ボロンの濃度のピークが前記のコンタクトホ
ール下部の多結晶シリコン膜の中央付近となるように３
０ｋｅＶのエネルギーで打ち込み、ｐ⁺層２６を形成す
る。前記のｐ⁺層の形成においては、打ち込みに使用す
るドーピングガスの希釈ガスはＨ₂あるいはヘリウムの
いずれのガスも使用可能である。また、前記のドーピン
グガスの濃度は、短時間注入のために、可能な限り濃い
ことが望ましい。最後に図２３（ｅ）に示すようにソー
ス・ドレイン領域の不純物を３００℃、１時間の熱処理
をおこなって活性化し、ソース・ドレイン領域のコンタ
クトホールにＡｌやＩＴＯなどで電極１６を形成する。
本実施例では、薄膜トランジスタのソース・ドレイン領
域と、Ａｌ、ＩＴＯなどの電極とのコンタクト部に、不
純物を高濃度に打ち込まれた多結晶シリコン層が存在す
るため、前記の電極とソース・ドレイン領域とのコンタ
クト抵抗を小さくすることが可能である。また、前記の
不純物を高濃度に打ち込まれた多結晶シリコン層を設け
るために特別なマスクを必要としない。

【００１７】（実施例１１） 図２４は、本発明を用い
て製造された薄膜トランジスタの別の実施例の断面図で
ある。ガラス基板５からの重金属類の拡散を防止するＳ
ｉＯ₂膜６、薄膜トランジスタのチャネル部となる膜厚
５００Å程度の多結晶シリコン膜７、ゲート絶縁膜とし
て形成された１２００Åの膜厚を有するＳｉＯ₂膜８、
ＴａやＡｌ、Ｃｒからなるゲート電極９、薄膜トランジ
スタのｐ^-型のソース・ドレイン領域２２、薄膜トラン
ジスタのｐ⁺型のソース・ドレイン領域２６、ＳｉＯ₂で
形成された層間絶縁膜１１、Ａｌで形成されるソース電
極１２、ＡｌあるいはＩＴＯで形成されるドレイン電極
１３を示す。図２５の工程図を用いて、図２４の実施例
を説明する。先ず図２５（ａ）に示すように、ガラス基
板５上に絶縁膜としてＳｉＯ₂膜６を２０００Åの厚さ
で堆積する。前記のＳｉＯ₂膜６は基板に含まれている
重金属などが、熱処理時に素子部に拡散するのを防ぐの
が目的であり、基板の純度が十分高ければ必要としな
い。次に不純物を含まない多結晶シリコン膜７を５００
Å程度の厚さで堆積し、パタンニングする。前記多結晶
シリコンの結晶化率は７５％以上、好ましくは９０％以
上の膜を用いる。次にＳｉＯ₂膜を１２００Å程度の厚
さで堆積しゲート絶縁膜８を形成する。次にＡｌ、Ｃｒ
やＴａなどの低抵抗の金属をスパッタ法などで６０００
Å程度の厚さで堆積し、パタンニングしてゲート電極９
を形成する。次に図２５（ｂ）に示すように、図３に示
す質量分析を用いないイオン注入装置を用いて、Ｂ₂Ｈ₆
を０％を越え１０％以下、好ましくは０．０１％を越え
５％以下、更に好ましくは０．１％を越え１％以下の濃
度で含み、残部がヘリウムから成るドーピングガスから
生成する全てのイオン２３を、Ｂ⁺イオンの打ち込み量
が３×１０¹³個／cm²以上で１×１０¹⁴個／cm²以下の範
囲、更に好ましくは３×１０¹³個／cm²以上で７×１０
¹³個／cm²以下の範囲となるように８０ｋｅＶ程度のエ
ネルギーで打ち込む。また、この時同時に打ち込まれた
ヘリウムの前記シリコン膜中の最大濃度は、３×１０¹⁸
個／cm³以上になるが、ヘリウムは電気的に不活性であ
り、薄膜トランジスタの電気的特性に何の影響ももたら
さない。次に図２５（ｃ）に示すように、前記の質量分
析を用いないイオン注入装置を用いて、純水素をドーピ
ングガスとして生成する全てのイオン１５を、２０ｋｅ
Ｖ程度のエネルギーで１×１０¹⁴個／cm²以上で１×１
０¹⁵個／cm²以下の範囲、更に好ましくは３×１０¹⁴個
／cm²以上で７×１０¹⁴個／cm²以下の範囲で打ち込み、
ｐ^-型のソース・ドレイン領域２２を形成する。打ち込
み時のエネルギーは、ゲート絶縁膜の厚さによって適時
調整すればよく、本実施例に限定されるものではない。
本方法により、不純物が打ち込まれた多結晶シリコン膜
の結晶性は保持されると同時に、水素によって多結晶シ
リコン膜中の欠陥が埋められる。次に図２５（ｄ）に示
すように、前記のゲート電極を含む薄膜トランジスタの
一部をレジストやポリイミドなどの有機材料あるいはゲ
ート電極、ゲート絶縁膜と選択的にエッチング除去され
る無機材料、例えばＴａをゲート電極に用いた場合には
ＡｌやＣｒなどを用いてマスクをし、前記の質量分離を
用いないイオン注入装置を用いて、Ｂ₂Ｈ₆を０％を越え
１０％以下、好ましくは０．０１％を越え５％以下の濃
度で含み、残部がＨ₂あるいはヘリウムから成るドーピ
ングガスから生成する全てのイオン２７を、Ｂ⁺イオン
の打ち込み量が１×１０¹⁵個／cm²以上となるように８
０ｋｅＶ程度のエネルギーで打ち込み、前記の薄膜トラ
ンジスタのソース・ドレイン領域にｐ⁺層２６を形成す
る。前記のｐ⁺層の形成においては、打ち込みに使用す
るドーピングガスの希釈ガスはＨ₂あるいはヘリウムの
いずれのガスも使用可能である。また、前記のドーピン
グガスの濃度は、短時間注入のために、可能な限り濃い
ことが望ましい。次に図２５（ｅ）に示すように、層間
絶縁膜１１としてＳｉＯ₂膜を５０００Å以上の厚さで
堆積し、次にソース・ドレイン領域１０にコンタクトホ
ールを形成する。最後にソース・ドレイン領域の不純物
を３００℃、１時間の熱処理をおこなって活性化し、ソ
ース・ドレイン領域のコンタクトホールにＡｌやＩＴＯ
などで電極１６を形成する。本実施例では、薄膜トラン
ジスタのソース・ドレイン領域と、Ａｌ、ＩＴＯなどの
電極とのコンタクト部に、不純物を高濃度に打ち込まれ
た多結晶シリコン層が存在するため、前記の電極とソー
ス・ドレイン領域とのコンタクト抵抗を小さくすること
が可能である。また、併せて、ｐ⁺層を形成するときの
打ち込みエネルギーを大きくできる為に、イオンビーム
電流を大きくでき、生産性が向上するという利点があ
る。

【００１８】（実施例１２） 図２６は、本発明を用い
て製造された薄膜トランジスタの別の実施例の断面図で
ある。ガラス基板５からの重金属類の拡散を防止するＳ
ｉＯ₂膜６、薄膜トランジスタのソース・ドレインの一
部となる膜厚１０００Å程度の多結晶シリコン膜２０、
薄膜トランジスタのチャネル部となる膜厚５００Å程度
の多結晶シリコン膜７、ゲート絶縁膜として形成された
１２００Åの膜厚を有するＳｉＯ₂膜８、ＴａやＡｌ、
Ｃｒからなるゲート電極９、薄膜トランジスタのｐ^-型
のソース・ドレイン領域２２、ＳｉＯ₂で形成された層
間絶縁膜１１、Ａｌで形成されるソース電極１２、Ａｌ
あるいはＩＴＯで形成されるドレイン電極１３を示す。
図２７の工程図を用いて、図２６の実施例を説明する。
先ず図２７（ａ）に示すように、ガラス基板５上に絶縁
膜としてＳｉＯ₂膜６を２０００Åの厚さで堆積し、次
に多結晶シリコン膜２０を１０００Åの厚さで堆積し、
パタンニングする。前記のＳｉＯ₂膜６は基板に含まれ
ている重金属などが、熱処理時に素子部に拡散するのを
防ぐのが目的であり、基板の純度が十分高ければ必要と
しない。次に不純物を含まない多結晶シリコン膜７を５
００Å程度の厚さで堆積し、パタンニングする。前記多
結晶シリコン膜７および２０の結晶化率は７５％以上、
好ましくは９０％以上の膜を用いる。次にＳｉＯ₂膜を
１２００Å程度の厚さで堆積しゲート絶縁膜８を形成す
る。次にＡｌ、ＣｒやＴａなどの低抵抗の金属をスパッ
タ法などで６０００Å程度の厚さで堆積し、パタンニン
グしてゲート電極９を形成する。次に図２７（ｂ）に示
すように、図３に示す質量分析を用いないイオン注入装
置を用いて、Ｂ₂Ｈ₆を０％を越え１０％以下、好ましく
は０．０１％を越え５％以下、更に好ましくは０．１％
を越え１％以下の濃度で含み、残部がヘリウムから成る
ドーピングガスから生成する全てのイオン２３を、Ｂ⁺
イオンの打ち込み量が３×１０¹³個／cm²以上で１×１
０¹⁴個／cm²以下の範囲、更に好ましくは３×１０¹³個
／cm²以上で７×１０¹³個／cm²以下の範囲となるように
８０ｋｅＶ程度のエネルギーで打ち込む。また、この時
同時に打ち込まれたヘリウムの前記シリコン膜中の最大
濃度は、３×１０¹⁸個／cm³以上になるが、ヘリウムは
電気的に不活性であり、何の影響ももたらさない。次に
図２７（ｃ）に示すように、前記の質量分析を用いない
イオン注入装置を用いて、純水素をドーピングガスとし
て生成する全てのイオン１５を、２０ｋｅＶ程度のエネ
ルギーで１×１０¹⁴個／cm²以上で１×１０¹⁵個／cm²以
下の範囲、更に好ましくは３×１０¹⁴個／cm²以上で７
×１０¹⁴個／cm²以下の範囲で打ち込み、ｐ^-型のソース
・ドレイン領域２２を形成する。打ち込み時のエネルギ
ーは、ゲート絶縁膜の厚さによって適時調整すればよ
く、本実施例に限定されるものではない。本方法によ
り、不純物が打ち込まれた多結晶シリコン膜の結晶性は
保持されると同時に、水素によって多結晶シリコン膜中
の欠陥が埋められる。次に図２７（ｄ）に示すように、
ソース・ドレイン領域の不純物を窒素雰囲気中で３００
℃、１時間の熱処理をおこなって活性化し、層間絶縁膜
１１としてＳｉＯ₂膜を５０００Å以上の厚さで堆積
し、ソース・ドレイン領域１０にコンタクトホールを形
成し、ソース・ドレイン領域にＡｌやＩＴＯなどで電極
１６を形成する。本実施例では、薄膜トランジスタのソ
ース・ドレイン領域の多結晶シリコン膜の膜厚が厚く、
従って、前記のソース・ドレイン領域の抵抗値を低減す
ることができる。また、コンタクトホールをドライエッ
チング法で形成する場合には、十分なオーバーエッチン
グを行うことが可能となり、プロセスの安定性が向上す
るという利点を有する。

【００１９】（実施例１３） 図２８は、本発明を用い
て製造された薄膜トランジスタの別の実施例の断面図で
ある。ガラス基板５からの重金属類の拡散を防止するＳ
ｉＯ₂膜６、薄膜トランジスタのソース・ドレインの一
部となる膜厚１０００Å程度の多結晶シリコン膜２０、
薄膜トランジスタのチャネル部となる膜厚５００Å程度
の多結晶シリコン膜７、ゲート絶縁膜として形成された
１２００Åの膜厚を有するＳｉＯ₂膜８、ＴａやＡｌ、
Ｃｒからなるゲート電極９、薄膜トランジスタのｐ^-型
のソース・ドレイン領域２２、薄膜トランジスタのｐ⁺
型のソース・ドレイン領域２６、ＳｉＯ₂で形成された
層間絶縁膜１１、Ａｌで形成されるソース電極１２、Ａ
ｌあるいはＩＴＯで形成されるドレイン電極１３を示
す。図２９の工程図を用いて、図２８の実施例を説明す
る。先ず図２９（ａ）に示すように、ガラス基板５上に
絶縁膜としてＳｉＯ₂膜６を２０００Åの厚さで堆積
し、次に多結晶シリコン膜２０を１０００Åの厚さで堆
積し、パタンニングする。前記のＳｉＯ₂膜６は基板に
含まれている重金属などが、熱処理時に素子部に拡散す
るのを防ぐのが目的であり、基板の純度が十分高ければ
必要としない。次に不純物を含まない多結晶シリコン膜
７を５００Å程度の厚さで堆積し、パタンニングする。
前記多結晶シリコン膜７および２０の結晶化率は７５％
以上、好ましくは９０％以上の膜を用いる。次にＳｉＯ
₂膜を１２００Å程度の厚さで堆積しゲート絶縁膜８を
形成する。次にＡｌ、ＣｒやＴａなどの低抵抗の金属を
スパッタ法などで６０００Å程度の厚さで堆積し、パタ
ンニングしてゲート電極９を形成する。次に図２９
（ｂ）に示すように、図３に示す質量分析を用いないイ
オン注入装置を用いて、Ｂ₂Ｈ₆を０％を越え１０％以
下、好ましくは０．０１％を越え５％以下、更に好まし
くは０．１％を越え１％以下の濃度で含み、残部がヘリ
ウムから成るドーピングガスから生成する全てのイオン
２３を、Ｂ⁺イオンの打ち込み量が３×１０¹³個／cm²以
上で１×１０¹⁴個／cm²以下の範囲、更に好ましくは３
×１０¹³個／cm²以上で７×１０¹³個／cm²以下の範囲と
なるように８０ｋｅＶ程度のエネルギーで打ち込む。ま
た、この時同時に打ち込まれたヘリウムの前記シリコン
膜中の最大濃度は、３×１０¹⁸個／cm³以上になるが、
ヘリウムは電気的に不活性であり、薄膜トランジスタの
電気特性に何の影響ももたらさない。次に図２９（ｃ）
に示すように、前記の質量分析を用いないイオン注入装
置を用いて、純水素をドーピングガスとして生成する全
てのイオン１５を、２０ｋｅＶ程度のエネルギーで１×
１０¹⁴個／cm²以上で１×１０¹⁵個／cm²以下の範囲、更
に好ましくは３×１０¹⁴個／cm²以上で７×１０¹⁴個／c
m²以下の範囲で打ち込み、ｐ^-型のソース・ドレイン領
域２２を形成する。打ち込み時のエネルギーは、ゲート
絶縁膜の厚さによって適時調整すればよく、本実施例に
限定されるものではない。本方法により、不純物が打ち
込まれた多結晶シリコン膜の結晶性は保持されると同時
に、水素によって多結晶シリコン膜中の欠陥が埋められ
る。次に図２９（ｄ）に示すように、層間絶縁膜１１と
してＳｉＯ₂膜を５０００Å以上の厚さで堆積し、次に
ソース・ドレイン領域１０にコンタクトホールを形成
し、前記の質量分離を用いないイオン注入装置を用い
て、Ｂ₂Ｈ₆を０％を越え１０％以下、好ましくは０．０
１％を越え５％以下の濃度で含み、残部がＨ₂あるいは
ヘリウムから成るドーピングガスから生成する全てのイ
オン２７を、Ｂ⁺イオンの打ち込み量が１×１０¹⁵個／c
m²以上で、前記の不純物ボロンの最大濃度が前記のコン
タクトホール下部の多結晶シリコン膜の中央付近となる
ように３０ｋｅＶのエネルギーで打ち込む。前記のｐ⁺
層の形成においては、打ち込みに使用するドーピングガ
スの希釈ガスはＨ₂あるいはヘリウムのいずれのガスも
使用可能である。また、前記のドーピングガスの濃度
は、短時間注入のために、可能な限り濃いことが望まし
い。最後に図２９（ｅ）に示すようにソース・ドレイン
領域の不純物を３００℃、１時間の熱処理をおこなって
活性化し、ソース・ドレイン領域のコンタクトホールに
ＡｌやＩＴＯなどで電極１６を形成する。本実施例で
は、薄膜トランジスタのソース・ドレイン領域の多結晶
シリコン膜の膜厚が厚く、従って、前記のソース・ドレ
イン領域の抵抗値をさらに低減することができる。また
ｐ⁺型のソース・ドレイン領域の形成に特別なマスクを
必要としないという利点を有する。

【００２０】（実施例１４） 図３０は、本発明を用い
て製造された薄膜トランジスタの別の実施例の断面図で
ある。ガラス基板５からの重金属類の拡散を防止するＳ
ｉＯ₂膜６、薄膜トランジスタのソース・ドレインの一
部となる膜厚１０００Å程度の多結晶シリコン膜２０、
薄膜トランジスタのチャネル部となる膜厚５００Å程度
の多結晶シリコン膜７、ゲート絶縁膜として形成された
１２００Åの膜厚を有するＳｉＯ₂膜８、ＴａやＡｌ、
Ｃｒからなるゲート電極９、薄膜トランジスタのｐ^-型
のソース・ドレイン領域２２、薄膜トランジスタのｐ⁺
型のソース・ドレイン領域２６、ＳｉＯ₂で形成された
層間絶縁膜１１、Ａｌで形成されるソース電極１２、Ａ
ｌあるいはＩＴＯで形成されるドレイン電極１３を示
す。図３１の工程図を用いて、図３０の実施例を説明す
る。先ず図３１（ａ）に示すように、ガラス基板５上に
絶縁膜としてＳｉＯ₂膜６を２０００Åの厚さで堆積
し、次に多結晶シリコン膜２０を１０００Åの厚さで堆
積し、パタンニングする。前記のＳｉＯ₂膜６は基板に
含まれている重金属などが、熱処理時に素子部に拡散す
るのを防ぐのが目的であり、基板の純度が十分高ければ
必要としない。次に不純物を含まない多結晶シリコン膜
７を５００Å程度の厚さで堆積し、パタンニングする。
前記多結晶シリコン膜７および２０の結晶化率は７５％
以上、好ましくは９０％以上の膜を用いる。次にＳｉＯ
₂膜を１２００Å程度の厚さで堆積しゲート絶縁膜８を
形成する。次にＡｌ、ＣｒやＴａなどの低抵抗の金属を
スパッタ法などで６０００Å程度の厚さで堆積し、パタ
ンニングしてゲート電極９を形成する。次に図３１
（ｂ）に示すように、図３に示す質量分析を用いないイ
オン注入装置を用いて、Ｂ₂Ｈ₆を０％を越え１０％以
下、好ましくは０．０１％を越え５％以下、更に好まし
くは０．１％を越え１％以下の濃度で含み、残部がヘリ
ウムから成るドーピングガスから生成する全てのイオン
２３を、Ｂ⁺イオンの打ち込み量が３×１０¹³個／cm²以
上で１×１０¹⁴個／cm²以下の範囲、更に好ましくは３
×１０¹³個／cm²以上で７×１０¹³個／cm²以下の範囲と
なるように８０ｋｅＶ程度のエネルギーで打ち込む。ま
た、この時同時に打ち込まれたヘリウムの前記シリコン
膜中の最大濃度は、３×１０¹⁸個／cm³以上になるが、
ヘリウムは電気的に不活性であり、何の影響ももたらさ
ない。次に図３１（ｃ）に示すように、前記の質量分析
を用いないイオン注入装置を用いて、純水素をドーピン
グガスとして生成する全てのイオン１５を、２０ｋｅＶ
程度のエネルギーで１×１０¹⁴個／cm²以上で１×１０
¹⁵個／cm²以下の範囲、更に好ましくは３×１０¹⁴個／c
m²以上で７×１０¹⁴個／cm²以下の範囲で打ち込み、ｐ^-
型のソース・ドレイン領域２２を形成する。打ち込み時
のエネルギーは、ゲート絶縁膜の厚さによって適時調整
すればよく、本実施例に限定されるものではない。本方
法により、不純物が打ち込まれた多結晶シリコン膜の結
晶性は保持されると同時に、水素によって多結晶シリコ
ン膜中の欠陥が埋められる。次に図３１（ｄ）に示すよ
うに、前記のゲート電極を含む薄膜トランジスタの一部
をレジストやポリイミドなどの有機材料あるいはゲート
電極、ゲート絶縁膜と選択的にエッチング除去される無
機材料、例えばＴａをゲート電極に用いた場合にはＡｌ
やＣｒなどを用いてマスクをし、前記の質量分離を用い
ないイオン注入装置を用いて、Ｂ₂Ｈ₆を０％を越え１０
％以下、好ましくは０．０１％を越え５％以下の濃度で
含み、残部がＨ₂あるいはヘリウムから成るドーピング
ガスから生成する全てのイオン２７を、Ｂ⁺イオンの打
ち込み量が１×１０¹⁵個／cm²以上となるように８０ｋ
ｅＶ程度のエネルギーで打ち込み、前記の薄膜トランジ
スタのソース・ドレイン領域にｐ⁺層２６を形成する。
前記のｐ⁺層の形成においては、打ち込みに使用するド
ーピングガスの希釈ガスはＨ₂あるいはヘリウムのいず
れのガスも使用可能である。また、前記のドーピングガ
スの濃度は、短時間注入のために、可能な限り濃いこと
が望ましい。次に図３１（ｅ）に示すように、層間絶縁
膜１１としてＳｉＯ₂膜を５０００Å以上の厚さで堆積
し、次にソース・ドレイン領域１０にコンタクトホール
を形成する。最後にソース・ドレイン領域の不純物を窒
素雰囲気中で、３００℃、１時間の熱処理をおこなって
活性化し、ソース・ドレイン領域のコンタクトホールに
ＡｌやＩＴＯなどで電極１６を形成する。本実施例で
は、薄膜トランジスタのソース・ドレイン領域の多結晶
シリコン膜の膜厚が厚く、従って、前記のソース・ドレ
イン領域の抵抗値をさらに低減することができる。また
ｐ⁺型のソース・ドレイン領域の形成時に、打ち込みエ
ネルギーを大きくできる為に、イオンビーム電流を大き
くでき、生産性が向上するという利点を有する。

【００２１】（実施例１５） 図３２は、本発明を用い
て形成されたｎ型ないしはｐ型のＬＤＤ構造を有する薄
膜トランジスタを、液晶表示装置の画素駆動用薄膜トラ
ンジスタに用いた場合の液晶表示装置の断面図である。
２８は薄膜トランジスタが形成された絶縁基板、２９は
対向基板、３０は液晶を示す。図３２において、画素用
の薄膜トランジスタは、本明細書に記載のＬＤＤ構造を
有した薄膜トランジスタ、あるいは容易に類推される同
様の薄膜トランジスタが用いられる。図３３に等価回路
図を示す。図３３における補助容量は、容量線を設ける
方法や駆動する一段前のゲート線との間に容量を設ける
方法などで作り込むことが可能である。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、１×１０¹⁴個／cm²以
下の量の不純物イオンを３００℃から４５０℃程度の低
温で活性化することが可能になる。したがって、３００
℃から４５０℃程度の低温でＬＤＤ構造を有した薄膜ト
ランジスタの製造が可能になり、薄膜トランジスタのリ
ーク電流の低減が可能である。

【００２３】さらに、薄膜トランジスタのリーク電流が
低減する事により、液晶表示装置の保持容量を小さくす
ることが可能となり、液晶表示装置の応用した場合、開
口率が向上できる。

【００２４】また、３００℃から４５０℃程度の低温で
薄膜トランジスタの製造が可能になるので、薄膜トラン
ジスタを形成するガラス基板として安価な基板を用いる
ことができる。

【００２５】

【００２６】

【００２７】

【００２８】

【００２９】

【図面の簡単な説明】

【図１】 Ｈ⁺イオン打ち込み量に対する燐を打ち込ま
れた多結晶シリコン膜のシート抵抗値を示す図である。

【図２】 Ｐ⁺イオンの打ち込み量に対するシート抵抗
値を示す図である。

【図３】 質量分析を用いないイオン注入装置の一例を
示す断面図である。

【図４】 本発明を用いて製造された薄膜トランジスタ
の一例を示す断面図である。

【図５】 本発明を用いて製造される薄膜トランジスタ
の一例を示す工程図である。

【図６】 Ｐ⁺の打ち込み量に対するドレイン電流の相
関を示す図である。

【図７】 本発明を用いて製造される薄膜トランジスタ
の別の例を示す断面図である。

【図８】 本発明を用いて製造される薄膜トランジスタ
の別の例を示す工程図である。

【図９】 本発明を用いて製造される薄膜トランジスタ
の別の例を示す断面図である。

【図１０】 本発明を用いて製造される薄膜トランジス
タの別の例を示す工程図である。

【図１１】 本発明を用いて製造される薄膜トランジス
タの別の例を示す断面図である。

【図１２】 本発明を用いて製造される薄膜トランジス
タの別の例を示す工程図である。

【図１３】 本発明を用いて製造される薄膜トランジス
タの別の例を示す断面図である。

【図１４】 本発明を用いて製造される薄膜トランジス
タの別の例を示す工程図である。

【図１５】 本発明を用いて製造される薄膜トランジス
タの別の例を示す断面図である。

【図１６】 本発明を用いて製造される薄膜トランジス
タの別の例を示す工程図である。

【図１７】 Ｈ⁺イオン打ち込み量に対するボロンを打
ち込まれた多結晶シリコン膜のシート抵抗値を示す図で
ある。

【図１８】 Ｂ⁺イオンの打ち込み量に対するシート抵
抗値を示す図である。

【図１９】 本発明を用いて製造された薄膜トランジス
タの一例を示す断面図である。

【図２０】 本発明を用いて製造される薄膜トランジス
タの一例を示す工程図である。

【図２１】 Ｂ⁺の打ち込み量に対するドレイン電流の
相関を示す図である。

【図２２】 本発明を用いて製造される薄膜トランジス
タの別の例を示す断面図である。

【図２３】 本発明を用いて製造される薄膜トランジス
タの別の例を示す工程図である。

【図２４】 本発明を用いて製造される薄膜トランジス
タの別の例を示す断面図である。

【図２５】 本発明を用いて製造される薄膜トランジス
タの別の例を示す工程図である。

【図２６】 本発明を用いて製造される薄膜トランジス
タの別の例を示す断面図である。

【図２７】 本発明を用いて製造される薄膜トランジス
タの別の例を示す工程図である。

【図２８】 本発明を用いて製造される薄膜トランジス
タの別の例を示す断面図である。

【図２９】 本発明を用いて製造される薄膜トランジス
タの別の例を示す工程図である。

【図３０】 本発明を用いて製造される薄膜トランジス
タの別の例を示す断面図である。

【図３１】 本発明を用いて製造される薄膜トランジス
タの別の例を示す工程図である。

【図３２】 本発明の薄膜トランジスタを用いて作られ
た液晶表示装置の一例を示す断面図である。

【図３３】 本発明の薄膜トランジスタを用いて作られ
た液晶表示装置の一例を示す等価回路図である。

【符号の説明】

１ プラズマ源 ２ 不純物イオン ３ 引き出し電極 ４ 加速電極 ５ 基板 ６ ＳｉＯ₂膜 ７ 多結晶シリコン膜 ８ ゲート絶縁膜 ９ ゲート電極 １０ ｎ^-型のソース・ドレイン領域 １１ 層間絶縁膜 １２ ソース電極 １３ ドレイン電極 １４ ＰＨ₃を含み、残部がヘリウムから成るドーピン
グガスから生成する全てのイオン １５ 純水素をドーピングガスとして生成する全てのイ
オン １６ 電極 １７ 薄膜トランジスタのＶ_DSが４ＶでＶ_Gが１０Ｖの
時のドレイン電流 １８ 薄膜トランジスタのＶ_DSが４ＶでＶ_Gが−１０Ｖ
の時のドレイン電流 １９ ｎ⁺層 ２０ ＰＨ₃を含み、残部がＨ₂あるいはヘリウムから成
るドーピングガスから生成する全てのイオン ２１ 薄膜トランジスタのソース・ドレインの一部とな
る膜厚１０００Å程度の多結晶シリコン膜 ２２ ｐ^-層 ２３ Ｂ₂Ｈ₆を含み、残部がヘリウムから成るドーピン
グガスから生成する全てのイオン ２４ 薄膜トランジスタのＶ_DSが−４ＶでＶ_Gが−１０
Ｖの時のドレイン電流 ２５ 薄膜トランジスタのＶ_DSが−４ＶでＶ_Gが１０Ｖ
の時のドレイン電流 ２６ ｐ⁺層 ２７ Ｂ₂Ｈ₆を含み、残部がＨ₂あるいはヘリウムから
成るドーピングガスから生成する全てのイオン ２８ 薄膜トランジスタが形成された絶縁基板 ２９ 対向基板 ３０ 液晶

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−335334（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−240774（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−321219（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−320345（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−275699（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−151461（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−275449（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 29/786 H01L 21/336 H01L 21/265

Claims (16)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁基板上に形成された多結晶シリコン
   膜と前記多結晶シリコン膜上に堆積された絶縁膜とに対
   し、質量分離を用いないイオン注入装置を用いてＰＨ₃
   が１％以下で、残部がヘリウムからなる混合ガスから生
   成されるイオンを前記絶縁膜を通し、打ち込み単位時間
   あたりの不純物イオン量を１×１０¹²個／cm²・sec.以
   下として前記多結晶シリコン膜中に打ち込む工程と、 純水素ガスから生成される水素イオンを前記絶縁膜を通
   して前記多結晶シリコン膜中に打ち込む工程と、 前記絶縁基板を３００℃以上６００℃以下に加熱する工
   程とを有することを特徴とする不純物の活性化方法。
2. 【請求項２】 前記質量分離を用いないイオン注入装置
   を用いて燐の前記多結晶シリコン膜中の不純物最大濃度
   を、１×１０¹⁷個／cm³以上１．１×１０¹⁹個／cm³以下
   とし、かつ、前記多結晶シリコン膜中のヘリウムの最大
   濃度を、１×１０¹⁸個／cm³以上とする不純物打ち込み
   工程と、 前記質量分離を用いないイオン注入装置を用いて前記多
   結晶シリコン膜中の水素の最大濃度を６×１０¹⁸個／cm
   ³以上１×１０²⁰個／cm³以下とする水素打ち込み工程と
   を有することを特徴とする請求項１に記載の不純物の活
   性化方法。
3. 【請求項３】 絶縁基板上に形成された多結晶シリコン
   膜と前記多結晶シリコン膜上に堆積された絶縁膜とに対
   し、質量分離を用いないイオン注入装置を用いてＢ_２Ｈ
   _６が１％以下で、残部がヘリウムからなる混合ガスから
   生成されるイオンを前記絶縁膜を通し、打ち込み単位時
   間あたりの不純物イオン量を１×１０¹²個／cm²・sec.
   以下として前記多結晶シリコン膜中に打ち込む工程と、 純水素ガスから生成される水素イオンを前記絶縁膜を通
   して前記多結晶シリコン膜中に打ち込む工程と、 前記絶縁基板を３００℃以上６００℃以下に加熱する工
   程とを有することを特徴とする不純物の活性化方法。
4. 【請求項４】 前記質量分離を用いないイオン注入装置
   を用いてボロンの前記多結晶シリコン膜中の不純物最大
   濃度を、４．５×１０¹⁷個／cm³以上１．３×１０¹⁹個
   ／cm³以下とし、かつ、前記多結晶シリコン膜中のヘリ
   ウムの最大濃度を、１×１０¹⁸個／cm³以上とする不純
   物打ち込み工程と、 前記質量分離を用いないイオン注入装置を用いて前記多
   結晶シリコン膜中の水素の最大濃度を６×１０¹⁸個／cm
   ³以上１×１０²⁰個／cm³以下とする水素打ち込み工程と
   を有することを特徴とする請求項３に記載の不純物の活
   性化方法。
5. 【請求項５】 絶縁基板上に形成された多結晶シリコン
   膜と前記多結晶シリコン膜上に堆積された絶縁膜とに対
   し、質量分離を用いないイオン注入装置を用いてＰＨ₃
   が１％以下で、残部がヘリウムからなる混合ガスから生
   成されるイオンを前記絶縁膜を通し、打ち込み単位時間
   あたりの不純物イオン量を１×１０¹²個／cm²・sec.以
   下として前記多結晶シリコン膜中に打ち込む工程と、 純水素ガスから生成される水素イオンを前記絶縁膜を通
   して前記多結晶シリコン膜中に打ち込む工程と、 前記絶縁基板を３００℃以上６００℃以下に加熱する工
   程とを有することを特徴とする薄膜トランジスタの製造
   方法。
6. 【請求項６】 前記質量分離を用いないイオン注入装置
   を用いて燐の前記多結晶シリコン膜中の不純物最大濃度
   を、１×１０¹⁷個／cm³以上１．１×１０¹⁹個／cm³以下
   とし、かつ、前記多結晶シリコン膜中のヘリウムの最大
   濃度を、１×１０¹⁸個／cm³以上とする不純物打ち込み
   工程と、 前記質量分離を用いないイオン注入装置を用いて前記多
   結晶シリコン膜中の水素の最大濃度を６×１０¹⁸個／cm
   ³以上１×１０²⁰個／cm³以下とする水素打ち込み工程と
   を有することを特徴とする請求項５に記載の薄膜トラン
   ジスタの製造方法。
7. 【請求項７】 絶縁基板上に形成された多結晶シリコン
   膜と前記多結晶シリコン膜上に堆積された絶縁膜とに対
   し、質量分離を用いないイオン注入装置を用いてＢ_２Ｈ
   _６が１％以下で、残部がヘリウムからなる混合ガスから
   生成されるイオンを前記絶縁膜を通し、打ち込み単位時
   間あたりの不純物イオン量を１×１０¹²個／cm²・sec.
   以下として前記多結晶シリコン膜中に打ち込む工程と、 純水素ガスから生成される水素イオンを前記絶縁膜を通
   して前記多結晶シリコン膜中に打ち込む工程と、 前記絶縁基板を３００℃以上６００℃以下に加熱する工
   程とを有することを特徴とする薄膜トランジスタの製造
   方法。
8. 【請求項８】 前記質量分離を用いないイオン注入装置
   を用いてボロンの前記多結晶シリコン膜中の不純物最大
   濃度を、４．５×１０¹⁷個／cm³以上１．３×１０¹⁹個
   ／cm³以下とし、かつ、前記多結晶シリコン膜中のヘリ
   ウムの最大濃度を、１×１０¹⁸個／cm³以上とする不純
   物打ち込み工程と、 前記質量分離を用いないイオン注入装置を用いて前記多
   結晶シリコン膜中の水素の最大濃度を６×１０¹⁸個／cm
   ³以上１×１０²⁰個／cm³以下とする水素打ち込み工程と
   を有することを特徴とする請求項７に記載の薄膜トラン
   ジスタの製造方法。
9. 【請求項９】 チャネルとなる多結晶シリコン膜を形成
   する工程と、 前記多結晶シリコン膜上にゲート絶縁膜を形成する工程
   と、 前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、 質量分離を用いないイオン注入装置を用いて不純物イオ
   ンを前記ゲート電極に対して自己整合的に、かつ、前記
   絶縁膜を通し、打ち込み単位時間あたりの不純物イオン
   量を１×１０¹²個／cm²・sec.以下として前記多結晶シ
   リコン膜中に打ち込むことにより、燐の最大濃度が、３
   ×１０¹⁸個／cm³以上１×１０¹⁹個／cm³以下であり、か
   つ、ヘリウムの最大濃度が、３×１０¹⁸個／cm³以上で
   あるソース・ドレイン領域を形成する工程と、 前記質量分離を用いないイオン注入装置を用いて水素を
   打ち込むことにより、前記ソース・ドレイン領域に含ま
   れる水素の最大濃度が６×１０¹⁸個／cm³以上１×１０
   ²⁰個／cm³以下とする水素打ち込み工程とを有すること
   を特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
10. 【請求項１０】 チャネルとなる多結晶シリコン膜を形
    成する工程と、 前記多結晶シリコン膜上にゲート絶縁膜を形成する工程
    と、 前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、 質量分離を用いないイオン注入装置を用いて不純物イオ
    ンを前記ゲート電極に対して自己整合的に、かつ、前記
    ゲート絶縁膜を通し、打ち込み単位時間あたりの不純物
    イオン量を１×１０¹²個／cm²・sec.以下として前記多
    結晶シリコン膜中に打ち込むことにより、燐の最大濃度
    が、３×１０¹⁸個／cm³以上１×１０¹⁹個／cm³以下であ
    り、かつ、ヘリウムの最大濃度が、３×１０¹⁸個／cm³
    以上である第一のソース・ドレイン領域と、前記の第一
    のソース・ドレイン領域ならびにソース・ドレイン電極
    と接し、燐の最大濃度が１×１０²⁰個／cm³以上である
    第二のソース・ドレイン領域を形成する工程と、 前記質量分離を用いないイオン注入装置を用いて水素を
    打ち込むことにより、前記第一のソース・ドレイン領域
    に含まれる水素の最大濃度が６×１０¹⁸個／cm³以上１
    ×１０²⁰個／cm³以下とする水素打ち込み工程とを有す
    ることを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
11. 【請求項１１】 基板上に第一の多結晶シリコン膜を形
    成する工程と、 前記第一の多結晶シリコン膜の一部あるいは全てを覆う
    様に第二の多結晶シリコン膜を形成する工程と、 前記第一および第二の多結晶シリコン膜上にゲート絶縁
    膜を形成する工程と、 前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、 質量分離を用いないイオン注入装置を用いて不純物イオ
    ンを前記ゲート電極に対して自己整合的に、かつ、前記
    ゲート絶縁膜を通し、打ち込み単位時間あたりの不純物
    イオン量を１×１０¹²個／cm²・sec.以下として前記多
    結晶シリコン膜中に打ち込むことにより、燐の最大濃度
    が、３×１０¹⁸個／cm³以上１×１０¹⁹個／cm³以下であ
    り、かつ、ヘリウムの最大濃度が、３×１０¹⁸個／cm³
    以上であるソース・ドレイン領域を形成する工程と、 前記質量分離を用いないイオン注入装置を用いて水素を
    打ち込むことにより、前記ソース・ドレイン領域に含ま
    れる水素の最大濃度が６×１０¹⁸個／cm³以上１×１０
    ²⁰個／cm³以下とする水素打ち込み工程とを有すること
    を特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
12. 【請求項１２】 基板上に第一の多結晶シリコン膜を形
    成する工程と、前記第一の多結晶シリコン膜の一部ある
    いは全てを覆う様に第二の多結晶シリコン膜を形成する
    工程と、前記第一および第二の多結晶シリコン膜上にゲ
    ート絶縁膜を形成すると、前記ゲート絶縁膜上にゲート
    電極を形成すると、質量分離を用いないイオン注入装置
    を用いて不純物イオンを前記ゲート電極に対して自己整
    合的に、かつ、前記ゲート絶縁膜を通し、打ち込み単位
    時間あたりの不純物イオン量を１×１０¹²個／cm²・se
    c.以下として前記多結晶シリコン膜中に打ち込むことに
    より、燐の最大濃度が、３×１０¹⁸個／cm³以上１×１
    ０¹⁹個／cm³以下であり、かつ、ヘリウムの最大濃度
    が、３×１０¹⁸個／cm³以上である第一のソース・ドレ
    イン領域と、前記第一のソース・ドレイン領域と接し、
    燐の最大濃度が、１×１０²⁰個／cm³以上である第二の
    ソース・ドレイン領域を形成する工程と、 前記質量分離を用いないイオン注入装置を用いて水素を
    打ち込むことにより、前記第一のソース・ドレイン領域
    に含まれる水素の最大濃度が６×１０¹⁸個／cm³以上１
    ×１０²⁰個／cm³以下とする水素打ち込み工程とを有す
    ることを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
13. 【請求項１３】 チャネルとなる多結晶シリコン膜を形
    成する工程と、 前記多結晶シリコン膜上にゲート絶縁膜を形成する工程
    と、 前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、 質量分離を用いないイオン注入装置を用いて不純物イオ
    ンを前記ゲート電極に対して自己整合的に、かつ、前記
    絶縁膜を通し、打ち込み単位時間あたりの不純物イオン
    量を１×１０¹²個／cm²・sec.以下として前記多結晶シ
    リコン膜中に打ち込むことにより、ボロンの最大濃度
    が、３×１０¹⁸個／cm³以上１×１０¹⁹個／cm³以下であ
    り、かつ、ヘリウムの最大濃度が、３×１０¹⁸個／cm³
    以上であるソース・ドレイン領域を形成する工程と、 前記質量分離を用いないイオン注入装置を用いて水素を
    打ち込むことにより、前記ソース・ドレイン領域に含ま
    れる水素の最大濃度が６×１０¹⁸個／cm³以上１×１０
    ²⁰個／cm³以下とする水素打ち込み工程とを有すること
    を特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
14. 【請求項１４】 チャネルとなる多結晶シリコン膜を形
    成する工程と、前記多結晶シリコン膜上にゲート絶縁膜
    を形成する工程と、前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を
    形成する工程と、質量分離を用いないイオン注入装置を
    用いて不純物イオンを前記ゲート電極に対して自己整合
    的に、かつ、前記ゲート絶縁膜を通し、打ち込み単位時
    間あたりの不純物イオン量を１×１０¹²個／cm²・sec.
    以下として前記多結晶シリコン膜中に打ち込むことによ
    り、ボロンの最大濃度が、３×１０¹⁸個／cm³以上１×
    １０¹⁹個／cm³以下であり、ヘリウムの最大濃度が、３
    ×１０¹⁸個／cm³以上である第一のソース・ドレイン領
    域と、前記の第一のソース・ドレイン領域ならびにソー
    ス・ドレイン電極と接し、燐の最大濃度が１×１０²⁰個
    ／cm³以上である第二のソース・ドレイン領域を形成す
    る工程と、 前記質量分離を用いないイオン注入装置を用いて水素を
    打ち込むことにより、前記第一のソース・ドレイン領域
    に含まれる水素の最大濃度が６×１０¹⁸個／cm³以上１
    ×１０²⁰個／cm³以下とする水素打ち込み工程とを有す
    ることを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
15. 【請求項１５】 基板上に第一の多結晶シリコン膜を形
    成する工程と、 前記第一の多結晶シリコン膜の一部あるいは全てを覆う
    様に第二の多結晶シリコン膜を形成する工程と、 前記第一および第二の多結晶シリコン膜上にゲート絶縁
    膜を形成する工程と、 前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、 質量分離を用いないイオン注入装置を用いて不純物イオ
    ンを前記ゲート電極に対して自己整合的に、かつ、前記
    ゲート絶縁膜を通し、打ち込み単位時間あたりの不純物
    イオン量を１×１０¹²個／cm²・sec.以下として前記多
    結晶シリコン膜中に打ち込むことにより、ボロンの最大
    濃度が、３×１０¹⁸個／cm³以上１×１０¹⁹個／cm³以下
    であり、かつ、ヘリウムの最大濃度が、３×１０¹⁸個／
    cm³以上であるソース・ドレイン領域を形成する工程
    と、 前記質量分離を用いないイオン注入装置を用いて水素を
    打ち込むことにより、前記ソース・ドレイン領域に含ま
    れる水素の最大濃度が６×１０¹⁸個／cm³以上１×１０
    ²⁰個／cm³以下とする水素打ち込み工程とを有すること
    を特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
16. 【請求項１６】 基板上に第一の多結晶シリコン膜を形
    成する工程と、前記第一の多結晶シリコン膜の一部ある
    いは全てを覆う様に第二の多結晶シリコン膜を形成する
    工程と、前記第一および第二の多結晶シリコン膜上にゲ
    ート絶縁膜を形成すると、前記ゲート絶縁膜上にゲート
    電極を形成すると、質量分離を用いないイオン注入装置
    を用いて不純物イオンを前記ゲート電極に対して自己整
    合的に、かつ、前記ゲート絶縁膜を通し、打ち込み単位
    時間あたりの不純物イオン量を１×１０¹²個／cm²・se
    c.以下として前記多結晶シリコン膜中に打ち込むことに
    より、ボロンの最大濃度が、３×１０¹⁸個／cm³以上１
    ×１０¹⁹個／cm³以下であり、かつ、ヘリウムの最大濃
    度が、３×１０¹⁸個／cm³以上である第一のソース・ド
    レイン領域と、第一のソース・ドレイン領域と、前記第
    一のソース・ドレイン領域と接し、ボロンの最大濃度
    が、１×１０²⁰個／cm³以上である第二のソース・ドレ
    イン領域を形成する工程と、 前記質量分離を用いないイオン注入装置を用いて水素を
    打ち込むことにより、前記第一のソース・ドレイン領域
    に含まれる水素の最大濃度が６×１０¹⁸個／cm³以上１
    ×１０²⁰個／cm³以下とする水素打ち込み工程とを有す
    ることを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。