JPH07288329A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JPH07288329A
JPH07288329A JP15651494A JP15651494A JPH07288329A JP H07288329 A JPH07288329 A JP H07288329A JP 15651494 A JP15651494 A JP 15651494A JP 15651494 A JP15651494 A JP 15651494A JP H07288329 A JPH07288329 A JP H07288329A
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silicon
chlorine
fluorine
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直明 山口
Kouyuu Chiyou
宏勇 張
Satoshi Teramoto
聡 寺本
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Abstract

PURPOSE:To lower a level regarding the unpaired bonding hands of a silicon semiconductor film by ion-implanting more than one kind out of hydrogen, fluorine and chlorine into a silicon semiconductor film on a substrate having an insulated surface, and performing heat treatment in an atmosphere of these. CONSTITUTION:Elements of at least one kind chosen from hydrogen, flourine and chlorine are ion-implanted into a silicon film 12 formed on a glass substrate 11, and the unpaired bonding hands of the silicon in the silicon film 12 are neutralized, and the level in the silicon film 12 is lowered. Next a gate electrode 14 is formed, and in its periphery an oxide layer 15 is formed, and source/drain region 16/18 and a channel forming region 17 are formed. Next, an interlayer insulating film 19 is formed, and electrodes 20 and 21 and a silicon nitride film 22 as a final coat film are formed. And finally, heat treatment is performed in an atmosphere of either of hydrogen, fluorine or chlorine, or their mixtures. Consequently, ion-implanted elements are confined in an active layer, and unpaired bond hands and defects in the active layer are decreased.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[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。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for obtaining a semiconductor having excellent electric characteristics. Further, the present invention is
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device having excellent characteristics. Further, the present invention relates to a method for obtaining a thin film transistor (hereinafter referred to as TFT) having excellent characteristics.

【0002】[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。
2. Description of the Related Art A thin film transistor (generally referred to as a TFT, hereinafter referred to as a TFT) is known as a thin film semiconductor element. This thin film transistor has a thin film semiconductor (generally a silicon semiconductor) of several hundred to several thousand liters formed on a substrate having an insulating surface (for example, a glass substrate), and the thin film semiconductor is used as an active layer to form a semiconductor device.

【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。
The field of application of TFTs is, for example, electro-optical devices such as liquid crystal display devices and image sensors. This uses a TFT directly formed on the glass substrate,
It constitutes a pixel driving circuit and a peripheral driver circuit.

【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。
When a glass substrate is used as the substrate, the thin film silicon semiconductor formed on the surface of the substrate becomes amorphous or crystalline. The crystalline state means a polycrystalline state, a microcrystalline state, or a state in which an amorphous state and a crystalline structure are mixed.

【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。
A TFT using an amorphous material is unsatisfactory in operating speed and electric characteristics, and its application range is limited. on the other hand,
When a silicon film having crystallinity (hereinafter referred to as a crystalline silicon film) is used, high speed operation and high electric characteristics can be obtained.

【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。
However, when a TFT is manufactured using a crystalline silicon film, the presence of the OFF current becomes a problem. For example, in a N-channel TFT, when a negative voltage is applied to the gate electrode, no current flows between the source and drain in principle. This is because when a negative voltage is applied to the gate electrode, the channel portion becomes P-type and a PN junction is formed between the source and drain.
However, in reality, crystal grain boundaries, defects, and dangling bonds are present in the crystalline silicon film, and a large number of levels caused by them are present. Therefore, in the opposite direction of the PN junction, transfer of charges through their levels occurs. Therefore, when the electric field is concentrated on the PN junction portion, current leaks in the opposite direction through the defects and traps. As a result, when a negative voltage is applied to the gate electrode, a current flows between the source and drain.

【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。
As a solution to this problem, an electric field is prevented from being concentrated between the channel and drain,
There is a method of forming an electric field relaxation region between the channel and the drain. This is a technique called LDD (Light Doped Drain). It is a lightly doped region (light N-type) between the channel (I-type) and drain (N-type).
(Type) to prevent electric field concentration at the junction between the channel and the drain.

【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。
A method of providing an offset gate is also known as a method of obtaining the same effect as that of the LDD.
This is to avoid concentration of an electric field between the channel and the drain by providing a region that does not function as the drain region between the region functioning as the channel and the drain region.

【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。
As described above, there is a problem that the off current of the TFT increases due to the defects and traps in the film.
Further, the defects and traps in the film hinder the movement of carriers in the film and hinder the operation of the TFT.

【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。
On the other hand, in the TFT, the interface characteristics between the channel and the gate insulating film are extremely important. If this interface characteristic is poor, the characteristics of the TFT will be greatly impaired. This interface characteristic is evaluated by an index called an interface level. This interface state is caused by defects and dangling bonds. In order to obtain a TFT having high characteristics, it is important to reduce the interface level at the interface between the channel and the gate insulating film.

【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。
[Problems to be Solved by the Invention] In order to solve the problem of the OFF current of the TFT and the problem of the interface state at the interface between the channel and the gate insulating film boundary, the present invention provides a thin film silicon semiconductor. It is an object to provide a technique for reducing levels (these are associated with dangling bonds).

【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。
Further, the present invention has another object to obtain a TFT having excellent characteristics. Another object of the present invention is to obtain a silicon semiconductor film having few levels.

【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。
[Means for Solving the Problems] One of the main constitutions of the present invention is a step of forming a silicon semiconductor film on a substrate having an insulating surface, and a step of forming hydrogen, fluorine or chlorine on the silicon semiconductor film. One of them, or two of them, or all of them are ionized and accelerated to be injected into the silicon semiconductor film, and after the step, the silicon semiconductor film is added with hydrogen, fluorine, or chlorine, or And a step of performing heat treatment in the mixed atmosphere.

【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。
In the above structure, the substrate having an insulating surface is, for example, a glass substrate, a glass substrate having an insulating film formed thereon, a semiconductor substrate having an insulating film formed thereon, a metal substrate having an insulating film formed thereon, or another insulating material. A substrate composed of

【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。
Examples of the silicon semiconductor film include an amorphous silicon semiconductor and a crystalline silicon semiconductor. These silicon semiconductor films are formed by a plasma CVD method or a low pressure thermal CVD method. As the crystalline silicon film, an amorphous silicon film formed by a plasma CVD method or a low pressure thermal CVD method and crystallized by heating or irradiation with laser light or strong light equivalent thereto can be used.

【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。
As a method of ionizing and implanting hydrogen, fluorine and chlorine in the above steps, a known ion implanting apparatus or plasma doping apparatus may be used. As a method for producing ions, an appropriate method such as a method of generating plasma by high-frequency discharge to generate ions, a method of generating ions by mass separation, or the like can be used. In the present invention, the necessary ion implanting device has a configuration capable of implanting hydrogen ions, fluorine ions, chlorine ions, etc. into the silicon semiconductor film by applying an accelerating voltage. For example, when using a plasma doping apparatus, hydrogen gas, chlorine gas, or fluorine gas may be used as the doping gas. Also, hydrogen chloride, hydrogen fluoride, etc. can be used as the doping gas,
For example, when hydrogen chloride is used as the doping gas, both chlorine and hydrogen will be injected into the silicon semiconductor. Of course, the implantation depth of each element may be the same or different depending on the ion species and the acceleration voltage.

【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。
Further, in the above structure, the silicon semiconductor film is heat-treated in an atmosphere of hydrogen, fluorine, chlorine, or a mixture thereof, because the hydrogen atoms, fluorine atoms, chlorine ion-implanted in the previous step are used. This is because the atoms are confined in the silicon semiconductor and further the neutralization of dangling bonds by hydrogen, fluorine, or chlorine is promoted.
In this case, the heat treatment can be performed in an arbitrary atmosphere regardless of the previously implanted elements. For example, after injecting chlorine, heat treatment in a hydrogen atmosphere or heat treatment in a chlorine atmosphere can be performed, and an appropriate combination may be selected depending on a device and a required effect. In addition, the atmosphere in this case is not limited to the atmosphere of each element alone, but may be diluted with other appropriate gas or may be a compound gas. For example, a mixed atmosphere of hydrogen and nitrogen in an appropriate ratio or an atmosphere of hydrogen chloride is possible. Whether the element to be implanted is hydrogen, chlorine, or fluorine is selected depending on problems in the device and the characteristics required for the silicon semiconductor film. Generally, it is easy to implant hydrogen, and since hydrogen is light, hydrogen can be implanted even into a deep portion of a silicon semiconductor even at a low acceleration voltage. Therefore, the damage given to the silicon semiconductor is also slight. On the other hand, in the case of implanting fluorine or chlorine having a larger ionic radius, a higher accelerating voltage is required to implant even deeper positions.
In addition, the damage to the silicon semiconductor is also large.
However, since the ionic radius is large and the binding energy with silicon is larger, the possibility that these elements will be detached by an external electric field is reduced. The bond strength with silicon becomes smaller in the order of chlorine, fluorine, and hydrogen. In particular, the difference in bond energy between chlorine-silicon bond and fluorine-silicon bond is not so different, but the bond energy of hydrogen-silicon bond is Extremely small. As an example, the chlorine-silicon bond and the fluorine-silicon bond start to dissociate at a temperature of 500 ° C. or higher for the first time, but the hydrogen-silicon bond is 150 to 20.
It begins to dissociate at 0 ° C and completely decomposes at 350-500 ° C.

【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。
Another main structure of the present invention is: a step of forming a silicon semiconductor film on a substrate having an insulating surface; a step of forming an insulating film on the silicon semiconductor film; and hydrogen from the insulating film. And ionizing at least one element selected from fluorine and chlorine. After this step, heat treatment may be performed in an atmosphere of hydrogen, fluorine, chlorine, or a mixture thereof.

【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。
Generally, when a TFT is formed by using a silicon semiconductor film, a structure of an insulating gate type field effect transistor is adopted. Then, a silicon oxide film or a silicon nitride film is adopted as the gate insulating film. In this case, the interface characteristics between the silicon semiconductor film and the gate insulating film are extremely important.

【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。
Therefore, in the above invention, hydrogen, chlorine, and fluorine are ionized and implanted in a state where the insulating film is formed on the silicon semiconductor film, thereby neutralizing dangling bonds of silicon in the silicon semiconductor. At the same time, the interface state at the interface between the silicon semiconductor and the insulating film is reduced. Since the interface state is caused by the dangling bond, the dangling bond can be neutralized by injecting hydrogen, fluorine, or chlorine. Then, the interface state can be reduced. Whether to inject hydrogen, chlorine, or fluorine alone or in combination may be selected in consideration of a usable device and required characteristics.

【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。
In the above structure, the effect can be further enhanced by setting the projected range of ions such as hydrogen, fluorine and chlorine near the interface between the silicon semiconductor film and the insulating film. The projected range is an index that gives the highest established depth of the rest position of ions implanted in a solid. Therefore, setting the projected range of hydrogen, fluorine, and chlorine ions near the interface between the silicon semiconductor film and the insulating film means that most hydrogen, chlorine, and fluorine are near the interface between the silicon semiconductor film and the insulating film. Means to exist. As a result, the dangling bonds of silicon are neutralized mainly in the vicinity of the interface between the silicon semiconductor film and the insulating film, and the interface level at the interface between the silicon semiconductor film and the insulating film can be greatly reduced. it can. However, since hydrogen, chlorine, and fluorine have different masses, when a plurality of elements are combined and injected, some elements may exist in the vicinity of the interface, but other elements may not. Also in this case, which element is often present in the vicinity of the interface may be selected according to the required characteristics. In general, the chlorine-silicon bond and the fluorine-silicon bond have large bond energy also in the hydrogen-silicon bond force, and therefore, if a large amount of chlorine or fluorine is present in the vicinity of the interface, the interface characteristics are stabilized.

【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。
Further, in the above structure, it is more effective to set the projected range of the ions of hydrogen, fluorine and chlorine to the silicon semiconductor side rather than the interface between the silicon semiconductor film and the insulating film. This is because there are more dangling bonds of silicon that cause the interface state on the silicon semiconductor side.

【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。
After the step of implanting the above elements, heat treatment is carried out at an appropriate temperature in an atmosphere of hydrogen, fluorine, chlorine alone or a mixture thereof, so that the silicon semiconductor and the insulating film formed thereon are ionized. The dangling bonds generated as a result of the injection of can be terminated with these elements, and a more stable state can be obtained. Also in this case, the heat treatment can be performed in an arbitrary atmosphere regardless of the previously implanted elements. Further, not only the atmosphere of each element simple substance, but also diluted with other appropriate gas or compound gas may be used.

【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。
Another main structure of the present invention is a step of forming source and drain regions by implanting an impurity imparting one conductivity type into the active layer using the gate electrode as a mask, and after the step, And ionizing at least one element selected from hydrogen, fluorine, and chlorine into the source and drain regions.

【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。
A concrete example of the above configuration is shown in FIG. Here, an example is shown in which hydrogen is selected as the element to be implanted.
In FIG. 3B, phosphorus ions (P + ) are implanted using the gate electrode 14 and the oxide layer 15 around it as a mask. By implanting the phosphorus ions, the source / drain regions 16 and 18 are formed. Then, after that step, hydrogen ion implantation is performed. This step may be performed before phosphorus ion implantation. In particular, a region where the conductivity type of impurities changes is referred to as a junction and a high electric field is often applied. Examples of such a joint include a PN junction, a PI junction,
Although there is an NI junction or the like, when an unpaired bond is present in such a silicon semiconductor or an insulating film near the junction or at the interface between the two, electrons and holes emitted by a high electric field are It is captured by an unpaired bond. These act as charge centers to induce N-type or P-type conductivity in semiconductor properties, particularly in a substantially intrinsic (I-type) semiconductor region. Such dangling bonds can be terminated by hydrogen, chlorine, or fluorine, but in order to effectively introduce these elements, these elements may be ionized and injected. Whether to inject hydrogen, chlorine, or fluorine alone or in combination may be selected in consideration of a usable device and required characteristics. Furthermore, after the step of implanting the above elements, if heat treatment is performed at an appropriate temperature in an atmosphere of hydrogen, fluorine, chlorine alone, or a mixture thereof,
The dangling bonds generated as a result of implanting ions into the silicon semiconductor and the insulating film formed thereon can be terminated by these elements, and a more stable state can be obtained.
Also in this case, the heat treatment can be performed in an arbitrary atmosphere regardless of the previously implanted elements. Further, not only the atmosphere of each element simple substance, but also diluted with other appropriate gas or compound gas may be used.

【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。
Another main structure of the present invention is to form a source and drain region by implanting an impurity imparting one conductivity type into the active layer using the gate electrode as a mask, and the source and drain region. To the source and drain regions by ionizing at least one element selected from hydrogen, fluorine, and chlorine, and irradiating with laser light or strong light equivalent thereto to perform optical annealing. And a step of performing.

【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。
FIG. 4 shows a specific example of the above configuration. Here, an example is shown in which hydrogen is selected as the element to be implanted.
In FIG. 4B, phosphorus ions are implanted using the gate electrode 14 and the oxide layer 15 around it as a mask. Then, in the step shown in (C), laser light is irradiated,
The damage caused by the previous ion implantation is annealed and the implanted phosphorus is activated. However, at that time, hydrogen that terminates the dangling bonds of the silicon semiconductor is released from the silicon semiconductor. There is no problem if the dangling bonds disappear by the laser irradiation, but in the case of a pulsed laser in particular, since the irradiation time is short, a large strain is likely to remain in the crystal.
Therefore, in the step (D), hydrogen ions are implanted, and in the ion implantation in the step (B) and the laser beam irradiation in the step (C), hydrogen desorbed from the silicon film can be replenished. it can. Further, when the whole is heat-treated in a hydrogen atmosphere as in the step (E),
More effective.

【0028】[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。
By ionizing and injecting hydrogen, fluorine, or chlorine into the silicon semiconductor film, the insulating film, or the interface between them, the dangling bonds in the silicon film can be neutralized, and their electrical characteristics Can be improved. On this occasion,
Different from the usual heat treatment in an atmosphere of hydrogen, chlorine, fluorine, etc., more effectively in the silicon semiconductor film or insulating film,
Alternatively, these elements can be introduced at the interface between the two. In particular, with regard to chlorine and fluorine, it is extremely difficult to permeate the inside (particularly inside the crystalline silicon) by ordinary heat treatment, and ionization is performed as in the present invention to electrically accelerate,
It is more effective to inject.

【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。
When hydrogen, fluorine or chlorine is ionized and implanted into the silicon film having the insulating film formed thereon, the interface state between the silicon film and the insulating film can be reduced. In particular,
When implanting hydrogen, fluorine, or chlorine ions, the effect can be enhanced by setting the projected range near the interface between the silicon film and the insulating film.

【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。
When ions of hydrogen, fluorine, or chlorine are implanted into the silicon film after ion implantation of impurities into the silicon film or irradiation with laser light, the silicon film and / or the insulating film produced by ion implantation or laser light irradiation, or both. It is possible to supplement the dangling bonds and interface states generated at the interface.

【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。
In any of the above cases, a larger effect can be obtained by ionizing and injecting hydrogen, chlorine, or fluorine and then performing heat treatment in hydrogen, fluorine, or chlorine alone or in a mixed atmosphere. You can

【0032】[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。
EXAMPLES Hereinafter, examples in which the present invention is used in a TFT manufacturing process will be described. In each of the following embodiments, an example in which the present invention is carried out in each TFT manufacturing process is shown, but it is naturally possible to combine a plurality of embodiments. For example, it is naturally possible to implant hydrogen ions, fluorine ions, or chlorine ions in a plurality of required steps.

【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。
Example 1 In this example, hydrogen ions are implanted into a crystalline thin film silicon semiconductor (referred to as a crystalline silicon film) formed on a substrate having an insulating surface, and the above-mentioned crystal is formed. It eliminates dangling bonds and defects existing in the crystalline silicon film and reduces traps in the film.
Then, this is an example of manufacturing a TFT using this crystalline silicon film.

【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。
FIG. 1 shows the manufacturing process of this embodiment. In this embodiment, a glass substrate is used as a substrate having an insulating surface,
An example of forming a TFT on the surface is shown. First, Corning 7059 glass is prepared as the glass substrate 11. Then, a silicon oxide film (not shown) to be a base film is formed on the surface thereof to a thickness of 2000 Å by a sputtering method. Next, an amorphous silicon film is formed to a thickness of 1000Å by plasma CVD method or low pressure thermal CVD method. Then, the amorphous silicon film is crystallized by heating, irradiation with laser light or intense light, and a method combining them. Thus, a crystalline silicon film is obtained.

【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。
Next, the crystalline silicon film is patterned into a shape required as an active layer of the TFT, and the crystalline silicon film 1 shown in FIG.
An active layer designated by 2 is obtained. Here, hydrogen ions are implanted into the active layer 12 formed of the crystalline silicon film. The device shown in FIG. 5 is used for the implantation of hydrogen ions. The apparatus shown in FIG. 5 includes a chamber 51, a sample holder (substrate holder) 58 disposed inside the chamber 51, an anode electrode 54, a power source 53 for supplying a high voltage to the anode electrode 54, and a grid electrode 55. . A voltage of 100 kV at maximum is applied to the anode electrode 54. Due to this high voltage, the cations 56 ionized by the RF discharge or the like in the vicinity of the grid electrode 55 are not generated.
8 is accelerated in the direction of the substrate (sample) placed on the substrate 8. As a result, accelerated cations are implanted into the substrate.

【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))
In this example, hydrogen ions were implanted under the following conditions. Accelerating voltage: 20 KeV Dose amount: 1 × 10 16 cm -2 Thus, as shown in FIG. 1 (A), hydrogen ions are implanted into the active layer 12 formed of the crystalline silicon film, and internal defects and traps are removed. Can be reduced. Next, a silicon oxide film 13 to be a gate insulating film is formed by sputtering to 1000
Form to a thickness of Å. (Fig. 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。
Next, a film containing aluminum as a main component is formed into 50 parts.
It is formed by vapor deposition to a thickness of 00Å. The film containing aluminum as the main component is patterned to form the gate electrode 14. Further, an oxide layer 15 is formed around the gate electrode 14 made of a material containing aluminum as a main component by using an anodic oxidation method. The oxide layer 15 is formed to have a thickness of 2000 Å, for example. The presence of the oxide layer 15 makes it possible to form an offset gate region by forming a mask on the side surface of the gate electrode 14 in the subsequent ion implantation process of impurities imparting one conductivity type.

【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。
The gate electrode may be made of another metal material or semiconductor material, or a laminated body or mixture thereof. Then, P (phosphorus) ions are implanted, and 16 and 1
P ions are implanted in the region indicated by 8. At this time, the oxide layer 15 serves as a mask, and the portion indicated by 10 can be provided as an offset gate region. (Fig. 1
(C)) In this example, since P ions were implanted in this step, the completed TFT becomes an N channel type. If B ions are implanted here, a P-channel TFT can be obtained.

【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))
Next, the P ions implanted in the step (C) are activated, and annealing is performed by laser light irradiation in order to recover the damage received during the ion implantation. Here, using a KrF excimer laser, 100 to 300
Irradiation for one to several shots is performed with a power density of mJ / cm 2 . In this process, at the same time as the laser light irradiation, 30
It is effective to use heating at about 0 degrees in combination. Thus, the source / drain regions, 16/18 can be formed. At the same time, the channel forming region 17 is self-aligned.
Is formed. (Fig. 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。
Instead of irradiating with laser light, strong light equivalent thereto, for example infrared light, may be irradiated to perform annealing. Infrared light is hard to be absorbed by the glass substrate,
Since it is easily absorbed by silicon, only silicon can be selectively heated. Heating using such infrared light is
It is called TA (Rapid Thermal Annealing). Also, annealing may be performed using a heating means such as a heater.

【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。
Next, a silicon oxide film is formed as an interlayer insulating film 19 to a thickness of about 8000 Å by a plasma CVD method using TEOS as a raw material. In forming the silicon oxide film by the plasma CVD method, it is necessary to set the heating temperature to 350 degrees or less. This is to prevent the desorption of the hydrogen ions implanted in the step (A).

【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))
Next, holes are patterned for wiring, and electrodes 20 and 21 are formed using aluminum or a multilayer film of aluminum and another metal. Further, a silicon nitride film 22 of 1000 to 1000 is formed as a final coat film.
It is formed to a thickness of 5000Å, for example 3000Å. The silicon nitride film 22 may be formed by a plasma CVD method using silane and ammonia as source gases. (Fig. 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。
Finally, hydrogenation annealing is performed at a temperature of 350 to 500 ° C. for 1 hour in a hydrogen atmosphere at normal pressure to complete the TFT. Here, fluorination annealing may be performed instead of hydrogenation annealing, or chlorination annealing may be performed. By this hydrogenation annealing, the hydrogen ion-implanted in the step (A) can be confined in the active layer, and the dangling bonds and defects in the active layer can be more thoroughly reduced. Note that hydrogen desorption is performed before the formation of the silicon nitride film which is the final coat film, and then the final coat film is formed, so that desorption of hydrogen can be prevented.

【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。
[Embodiment 2] In this embodiment, after a crystalline silicon film is formed, a silicon oxide film is formed thereon, and then hydrogen ions are implanted to form a crystalline silicon film and a silicon oxide film. Good interface characteristics are obtained by lowering the interface state at the interface. Then, this crystalline silicon film is used as an active layer of a TFT, and a silicon oxide film is used as a gate insulating film, which is an example of manufacturing a TFT.

【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。
FIG. 2 illustrates the manufacturing process of this embodiment. The reference numerals shown in FIG. 2 indicate the same parts as those shown in FIG. 1 unless otherwise specified. In this embodiment, a Corning 7059 glass substrate is used as the substrate having an insulating surface. First, a silicon oxide film is formed as a base film (not shown) on the glass substrate 11 to a thickness of 2000 Å by a sputtering method.

【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。
Next, an amorphous silicon film is formed to a thickness of 1000 Å by plasma CVD method or low pressure thermal CVD method. And heating or irradiation of laser light or strong light,
Further, the amorphous silicon film is crystallized by a method combining them. Thus, a crystalline silicon film is obtained.

【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
Next, the crystalline silicon film is patterned into a shape required as an active layer of a TFT, and the crystalline silicon film 1 shown in FIG.
An active layer designated by 2 is obtained. Next, a silicon oxide film 13 to be a gate insulating film is formed to a thickness of 1000Å by a sputtering method. Then, hydrogen ions are implanted into the active layer 12 formed of a crystalline silicon film through the silicon oxide film 13.
The hydrogen ion implantation is performed using the device shown in FIG.
(FIG. 2 (B)) In this example, the acceleration voltage was set so that the projected range was near the interface between the active layer and the silicon oxide film. The specific conditions are as follows. Accelerating voltage: 35 KeV Dose amount: 1 × 10 16 cm -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。
By implanting hydrogen ions as shown in FIG. 2B, the active layer 1 made of a crystalline silicon film is formed.
The number of traps and defects at the interface between 2 and the silicon oxide film 13 and in the vicinity thereof is reduced, and a structure having a good interface state can be obtained. Next, a film containing aluminum as a main component is formed to a thickness of 5000 Å by vapor deposition. The gate electrode 1 is formed by patterning this aluminum-based film.
4 is formed. Further, an oxide layer 15 is formed around the gate electrode 14 made of a material containing aluminum as a main component by using an anodic oxidation method. This oxide layer 15 is
For example, it is formed to a thickness of 2000Å.

【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))
The gate electrode may be made of another metal material or semiconductor material, or a laminated body or mixture thereof. Then, P (phosphorus) ions are implanted, and 16 and 1
P ions are implanted in the region indicated by 8. At this time, the oxide layer 15 serves as a mask, and the portion indicated by 10 can be provided as an offset gate region. (Fig. 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))
In this example, since P ions were implanted in this step, the completed TFT becomes an N channel type. If B ions are implanted here, a P-channel TFT can be obtained. Next, the activation of the P ions implanted in the step (C) and the annealing by the irradiation of laser light are carried out to recover the damage received during the ion implantation. Here, a KrF excimer laser is used, and a power density of 100 to 300 mJ / cm 2 is used.
~ Irradiate several shots. In this step, it is effective to use laser beam irradiation together with heating at about 300 degrees. Thus, the source / drain regions, 1
You can get 6/18. Further, the channel forming region 17 is formed in a self-aligned manner. (Fig. 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))
The annealing process may be performed by RTA by irradiation with infrared light or by heating. Next, a silicon oxide film is formed as the interlayer insulating film 19 to a thickness of about 8000 Å by a plasma CVD method using TEOS as a raw material.
It is necessary to set the heating temperature to 350 degrees or less. This is to prevent the release of hydrogen ions implanted in the step (B). Next, holes are patterned for wiring, and electrodes 20 and 21 are formed using aluminum or a multilayer film of aluminum and another metal. Further, a silicon nitride film 22 is formed as a final coat film.
(Fig. 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。
Finally, hydrogenation annealing is performed for 1 hour at a temperature of 350 to 500 ° C. in a hydrogen atmosphere at normal pressure to complete the TFT. This hydrogenation anneal
This is for confining the hydrogen ion-implanted in the step (B) in the active layer and further thoroughly reducing the dangling bonds and defects in the active layer. As in the present embodiment, after forming a silicon semiconductor film, a silicon oxide film is formed on the silicon semiconductor film, and then hydrogen ions are implanted, whereby the interface level at the interface between the silicon semiconductor film and the silicon oxide film thereon is reduced. You can lower your rank. Especially, this structure is TF
A TFT having good characteristics can be obtained by applying it to the active layer of T and the gate insulating film.

【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。
[Embodiment 3] In this embodiment, in the process of manufacturing a TFT, H + ions (hydrogen ions) are implanted following the impurity implantation for imparting one conductivity type using the gate electrode as a mask, and the source / source Drain region and source /
It is intended to eliminate traps and defects in the junction between the drain region and the substantially intrinsic region where the channel is formed and in the vicinity thereof. FIG. 3 shows the manufacturing process of this embodiment. First, the silicon oxide film as the base film is 2000
Prepare a glass substrate with a thickness of Å. Here, a Corning 7059 glass substrate is used.

【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。
First, the glass substrate 11 on which the base film is formed
Amorphous silicon film is formed on top by plasma CVD method or reduced pressure heat CV
Formed to a thickness of 1000Å by D method. Then, the amorphous silicon film is crystallized by heating, irradiation with laser light or intense light, and a method combining them. Thus, a crystalline silicon film is obtained. Next, the crystalline silicon film is patterned into a shape required as an active layer of TFT to obtain an active layer 12 shown in FIG.

【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。
Next, a silicon oxide film 13 to be a gate insulating film is formed to a thickness of 1000Å by a sputtering method. Next, a film containing aluminum as a main component is formed to a thickness of 5000 Å by vapor deposition. The film containing aluminum as the main component is patterned to form the gate electrode 14. Further, an oxide layer 15 is formed around the gate electrode 14 made of a material containing aluminum as a main component by using an anodic oxidation method. The oxide layer 15 is formed to have a thickness of 2000 Å, for example.

【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
Then, P (phosphorus) ions are implanted, and 16
P ions are implanted into the regions indicated by 18 and 18. At this time,
The oxide layer 15 serves as a mask, and the portion indicated by 10 can be provided as an offset gate region. (Fig. 3
(B)) Here, hydrogen ions are implanted. The hydrogen ion implantation is performed using the device shown in FIG. Ion implantation conditions are as follows. Accelerating voltage: 40 KeV Dose amount: 2 × 10 16 cm -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。
Next, in order to activate the P ions implanted in the steps (B) and (C), and to recover the damage received during the ion implantation in the steps (B) and (C), laser light is applied. Perform irradiation by irradiation. here,
Using a KrF excimer laser, 100-300 mJ /
Irradiation for one to several shots with a power density of cm 2 . In this step, it is effective to use laser beam irradiation together with heating at about 300 degrees. (Fig. 3
(D)) The above-mentioned annealing process is performed by RTA as in the irradiation of infrared light described above.
Or by heating.

【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。
Next, a silicon oxide film is formed as an interlayer insulating film 19 to a thickness of about 8000 Å by the plasma CVD method using TEOS as a raw material. In forming the silicon oxide film by the plasma CVD method, it is necessary to set the heating temperature to 350 degrees or less. This is to prevent the release of hydrogen ions implanted in the step (C).

【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。
Next, holes are patterned for wiring to form electrodes 20 and 21 by using aluminum or a multilayer film of aluminum and another metal. (Fig. 2
(E)) And finally, in a hydrogen atmosphere at normal pressure,
Hydrogenation annealing is performed at a temperature of 350 to 500 ° C. for 1 hour to complete the TFT.

【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。
[Embodiment 4] In this embodiment, hydrogen ions are implanted after the source / drain regions are formed by ion implantation of impurities imparting one conductivity type by using the gate electrode as a mask and subsequent annealing. is there. First, a glass substrate having a silicon oxide film formed as a base film is prepared. Here, the silicon oxide film is formed into 200 by the sputtering method.
A Corning 7059 glass substrate having a thickness of 0Å is used.

【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。
First, the glass substrate 11 on which the base film is formed
Amorphous silicon film is formed on top by plasma CVD method or reduced pressure heat CV
Formed to a thickness of 1000Å by D method. Then, the amorphous silicon film is crystallized by heating, irradiation with laser light or intense light, and a method combining them. Thus, a crystalline silicon film is obtained. Next, the crystalline silicon film is patterned into a shape required as an active layer of the TFT to obtain an active layer 12 shown in FIG.

【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。
Next, a silicon oxide film 13 to be a gate insulating film is formed to a thickness of 1000Å by a sputtering method. Next, a film containing aluminum as a main component is formed to a thickness of 5000 Å by vapor deposition. The film containing aluminum as the main component is patterned to form the gate electrode 14. Further, an oxide layer 15 is formed around the gate electrode 14 made of a material containing aluminum as a main component by using an anodic oxidation method. The oxide layer 15 is formed to have a thickness of 2000 Å, for example.

【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))
Then, P (phosphorus) ions are implanted, and 16
P ions are implanted into the regions indicated by 18 and 18. At this time,
The oxide layer 15 serves as a mask, and the portion indicated by 10 can be provided as an offset gate region. (Fig. 4
(B)) Next, in order to recover the damage received during the ion implantation step shown in (B), an annealing process by laser light irradiation is performed. Here, a KrF excimer laser is used, and a power density of 100 to 300 mJ / cm 2 is used.
~ Irradiate several shots. In this step, it is effective to use laser beam irradiation together with heating at about 300 degrees. (Fig. 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。
Next, as shown in FIG. 4D, hydrogen ion implantation is performed. This step uses the device shown in FIG.
Perform under the following conditions. Accelerating voltage: 40 KeV Dose amount: 2 × 10 16 cm -2 By this step, hydrogen desorbed in the ion implantation step shown in (B) and the laser light irradiation shown in (D) can be replenished. it can.

【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。
Next, a silicon oxide film is formed as the interlayer insulating film 19 to a thickness of about 8000 Å by plasma CVD method using TEOS as a raw material. In the film formation of the silicon oxide film by this plasma CVD method, a heating temperature is set. It is necessary to set it to 350 degrees or less. This is to prevent the release of hydrogen ions implanted in the step (D).

【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。
Next, holes are patterned for wiring, and electrodes 20 and 21 are formed using aluminum or a multilayer film of aluminum and another metal. Further, a silicon nitride film 22 is formed as a final coat film.
(FIG. 2 (E)) Finally, in a hydrogen atmosphere at normal pressure, 350 to
Perform hydrogenation annealing at a temperature of 500 degrees for 1 hour, and
Complete T.

【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。
[Embodiment 5] In this embodiment, hydrogen ions are first implanted in a state where a gate electrode is formed on an active layer, and then ion implantation of an impurity imparting one conductivity type is performed using the gate electrode as a mask. Then, after the source / drain regions are formed by annealing and subsequent annealing, hydrogen ions are implanted for the second time. That is, by combining the manufacturing processes shown in Example 1 and Example 4, TF
This is an example of obtaining T.

【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。
First, a glass substrate having a silicon oxide film formed as a base film is prepared. Here, a Corning 7059 glass substrate having a silicon oxide film formed to a thickness of 2000 Å by a sputtering method is used. First, as shown in FIG. 6A, an amorphous silicon film is formed to a thickness of 1000 Å on the glass substrate 11 on which the base film is formed by the plasma CVD method or the low pressure thermal CVD method. Then, nickel element is introduced into the surface of the amorphous silicon film as a catalyst element for promoting crystallization, and thereafter, crystallization is performed by heat treatment at 550 ° C. for 8 hours. Thus, a crystalline silicon film is obtained.

【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。
Next, the crystalline silicon film is patterned into a shape required as an active layer of a TFT, and the crystalline silicon film 1 shown in FIG.
An active layer designated by 2 is obtained. Then, a silicon oxide film 13 serving as a gate insulating film is formed to a thickness of 1000 Å by the sputtering method. Here, hydrogen ion implantation is performed. Here, using the apparatus shown in FIG. 5, hydrogen ions are implanted under the following conditions.

【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。
Accelerating voltage: 20 KeV Dose amount: 1 × 10 16 cm -2 Here, the projected range of hydrogen ions was set near the upper part of the active layer. Thus, as shown in FIG. 6A, hydrogen ions are implanted into the active layer 12 formed of the crystalline silicon film, and a state in which internal defects and traps are reduced is obtained. At the same time, it is possible to reduce the level at the interface between the crystalline silicon film forming the active layer 12 and the gate insulating film and in the vicinity thereof.

【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。
Next, a film containing aluminum as a main component is formed into 50 parts.
It is formed by vapor deposition to a thickness of 00Å. The film containing aluminum as the main component is patterned to form the gate electrode 14. Further, an oxide layer 15 is formed around the gate electrode 14 made of a material containing aluminum as a main component by using an anodic oxidation method. The oxide layer 15 is formed to have a thickness of 2000 Å, for example.

【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。
Then, P (phosphorus) ions are implanted, and 16
P ions are implanted into the regions indicated by 18 and 18. At this time,
The oxide layer 15 serves as a mask, and the portion indicated by 10 can be provided as an offset gate region. (Fig. 6
(C)) Next, in order to recover the damage received in the ion implantation step shown in (C), an irradiation by laser light irradiation is performed. Here, using a KrF excimer laser,
Irradiation for 1 to several shots is performed with a power density of 100 to 300 mJ / cm 2 . In this step, it is effective to use laser beam irradiation together with heating at about 300 degrees. Thus source / drain regions, 16/18 are obtained.

【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。
Next, as shown in FIG. 6D, hydrogen ions are implanted again. This step is performed using the apparatus shown in FIG. 5 under the following conditions. Accelerating voltage: 40 KeV Dose amount: 2 × 10 16 cm -2 In this step, hydrogen ions are implanted into the source / drain regions, 16/18. It is considered that the hydrogen ions implanted in this step penetrate into the offset region 10 and the channel formation region 17 and help reduce the level in those regions.

【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。
Next, a silicon oxide film is formed as the interlayer insulating film 19 to a thickness of about 8000 Å by the plasma CVD method using TEOS as a raw material. In forming the silicon oxide film by the plasma CVD method, it is necessary to set the heating temperature to 350 degrees or less. This is to prevent the desorption of hydrogen ions implanted in the steps (B) and (D).

【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。
Next, holes are patterned for wiring, and electrodes 20 and 21 are formed using aluminum or a multilayer film of aluminum and another metal. Further, a silicon nitride film 22 is formed as a final coat film.
(FIG. 2 (E)) Finally, hydrogenation annealing is performed at a temperature of 360 ° C. for 1 hour in a hydrogen atmosphere at normal pressure to complete the TFT.

【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。
The characteristics of the TFT obtained in this example are shown by the curve (A) in FIG. A curve (B) is an example of a TFT manufactured by omitting the step of implanting hydrogen ions in the structure shown in this embodiment. Therefore, (A) and (B)
It can be said that the difference in characteristics is caused by the presence or absence of the hydrogen ion implantation step performed in FIGS. 6B and 6D.

【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。
As shown in FIG. 7, the TFT of this embodiment
Has a small OFF current and a large ON current. That is,
It can be seen that the TFT has an excellent ON / OFF ratio. On the other hand, the characteristics of the TFT shown in (B) in which the hydrogen ion implantation process is not performed show that the OFF current does not decrease and the ON current does not decrease.
It can be seen that the current is also small.

【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。
FIG. 8 shows a TFT corresponding to FIG.
A curve (A ') showing the mobility characteristic of the TFT and a curve (B') showing the mobility characteristic of the TFT corresponding to FIG. 7B are shown. As can be seen from FIG. 8, it can be seen that by implanting hydrogen ions as shown in this embodiment, a TFT with high mobility can be obtained.

【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。
[Embodiment 6] In this embodiment, after a crystalline silicon film is formed, a silicon oxide film is formed thereon, and then fluorine ions are implanted to form a crystalline silicon film and a silicon oxide film. Good interface characteristics are obtained by lowering the interface state at the interface. Then, this crystalline silicon film is used as an active layer of a TFT, and a silicon oxide film is used as a gate insulating film, which is an example of manufacturing a TFT.

【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。
FIG. 9 illustrates the manufacturing process of this embodiment. In this embodiment, a Corning 7059 glass substrate is used as the substrate having an insulating surface. First, glass substrate 1
1. A silicon oxide film as a base film (not shown) on
A film is formed by sputtering to a thickness of Å.

【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。
Next, an amorphous silicon film is formed to a thickness of 1000 Å by plasma CVD method or low pressure thermal CVD method. And heating or irradiation of laser light or strong light,
Further, the amorphous silicon film is crystallized by a method combining them. Thus, a crystalline silicon film is obtained.
Next, the crystalline silicon film is patterned into a shape required as an active layer of the TFT to obtain an active layer 12 shown in FIG.

【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
Next, a silicon oxide film 13 to be a gate insulating film is formed to a thickness of 1000 Å by the plasma CVD method. As the raw material gas, TEOS (tetra-ethoxy-
Silane) and oxygen were used. The silicon oxide film 13 thus obtained contains a large amount of hydrogen. It has been confirmed by secondary ion mass spectrometry (SIMS) that it typically contains about 10 21 atoms / cm 3 . After that, fluorine ions are implanted into the active layer 12 made of a crystalline silicon film through the silicon oxide film 13. The implantation of fluorine ions is performed using the device shown in FIG. Fluorine gas or silicon tetrafluoride (SiF) is used as the doping gas.
4 ) should be used. (FIG. 9B) In this example, the accelerating voltage was set so that the projected range was near the interface between the active layer and the silicon oxide film. The specific conditions are as follows. Accelerating voltage: 35 KeV Dose amount: 1 × 10 16 cm -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。
By implanting fluorine ions as shown in FIG. 9B, traps and defects at the interface between the active layer 12 made of a crystalline silicon film and the silicon oxide film 13 and in the vicinity thereof are reduced, A structure having a good interface state can be obtained. After this ion implantation process, 3
It is effective to perform heat treatment at a temperature of 50 to 500 ° C. Through this step, hydrogen remaining in the silicon film and the silicon oxide film is released. The elimination of hydrogen causes many dangling bonds of silicon, which are immediately terminated by the fluorine introduced by the previous ion implantation. As a result, since the generated silicon-fluorine bond is strong, it is less dissociated by an external electric field, which is preferable for the reliability of the device.

【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。
Next, a film containing aluminum as a main component is formed into 50 parts.
It is formed by vapor deposition to a thickness of 00Å. The film containing aluminum as the main component is patterned to form the gate electrode 14. Further, an oxide layer 15 is formed around the gate electrode 14 made of a material containing aluminum as a main component by using an anodic oxidation method. The oxide layer 15 is formed to have a thickness of 2000 Å, for example. The gate electrode may be made of another metal material, a semiconductor material, or a laminated body or mixture thereof.

【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。
Then, P (phosphorus) ions are implanted, and 16
P ions are implanted into the regions indicated by 18 and 18. In this case, for example, phosphine (PH 3 ) is used as a doping gas by a plasma doping apparatus. At this time, the oxide layer 15 serves as a mask, and the portion indicated by 10 can be provided as an offset gate region.
(FIG. 9C) In this example, since P ions were implanted in this step, the completed TFT becomes an N-channel type. If B ions are implanted here, P channel TF
T can be obtained. Moreover, since phosphine is used as the material gas, hydrogen ions are simultaneously implanted.

【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。
Next, the activation of the P ions implanted in the step (C) and the annealing by the irradiation of laser light are carried out in order to recover the damage received during the ion implantation. Here, using a KrF excimer laser, 100 to 300
Irradiation for one to several shots is performed with a power density of mJ / cm 2 . In this process, at the same time as the laser light irradiation, 30
It is effective to use heating at about 0 degrees in combination. Thus, the source / drain regions 16 and 18 can be obtained. Further, the channel forming region 17 is formed in a self-aligned manner. (FIG. 9 (D)) The annealing step is performed by the above-mentioned R by irradiation with infrared light.
It may be by TA or heating. In addition, before and after the step of irradiating the above laser or strong light equivalent thereto, 350 in a non-hydrogen atmosphere (for example, dry nitrogen atmosphere).
It is advisable to perform heat treatment at a temperature of up to 500 ° C. By this step, hydrogen contained in the film can be removed. This is because the plasma doping method is used in the present embodiment, so that a large amount of hydrogen ions are simultaneously implanted into the silicon film during the process of implanting P ions. If the hydrogen thus injected remains as it is, it bonds with silicon to form an unstable hydrogen-silicon bond. The heat treatment described above is effective in promoting the release of hydrogen and replacing the unstable hydrogen-silicon bond with a more stable fluorine-silicon bond.

【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。
Next, a silicon oxide film is formed as an interlayer insulating film 19 to a thickness of about 8000 Å by a plasma CVD method using TEOS as a raw material, and a heating temperature is set in the plasma CVD method. It can be set to 350 ° C. or higher. This is because the fluorine-silicon bond injected in the step (B) is strong, which is different from Example 2 in this respect. As a result, a dense silicon oxide film can be formed and the element can be prevented from changing over time. It is also possible to use a denser silicon nitride film having a higher film forming temperature for the interlayer insulating film, and a more favorable effect can be obtained.

【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。
Next, holes are patterned for wiring, and electrodes 20 and 21 are formed using aluminum or a multilayer film of aluminum and another metal. Further, a silicon nitride film 22 is formed as a final coat film.
(FIG. 9E) In the present embodiment, unlike the second embodiment, the hydrogenation annealing after the completion of the device is unnecessary. As in the present embodiment, after forming a silicon semiconductor film, a silicon oxide film is formed on the silicon semiconductor film, and then fluorine ions are implanted, whereby the interface level at the interface between the silicon semiconductor film and the silicon oxide film thereon is reduced. You can reduce the rank. Especially, this structure is TF
A TFT having good characteristics can be obtained by applying it to the active layer of T and the gate insulating film. In addition, silicon
Since the fluorine bond is stable, it is extremely unlikely to deteriorate even when a high voltage is applied to the device, and a highly reliable TFT
Can be provided.

【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。
[Embodiment 7] In this embodiment, in the manufacturing process of a TFT, chlorine ions are implanted following the impurity implantation for imparting one conductivity type with the gate electrode as a mask, and the source / drain regions and the source are formed. / This is to eliminate the traps and defects in the junction between the drain region and the substantially intrinsic region where the channel is formed and in the vicinity thereof.

【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。
FIG. 10 shows the manufacturing process of this embodiment. First, a glass substrate having a silicon oxide film as a base film formed to a thickness of 2000 Å is prepared. Here, a Corning 7059 glass substrate is used. First, an amorphous silicon film having a thickness of 1000 Å is formed on the glass substrate 11 on which the base film is formed by a plasma CVD method or a low pressure thermal CVD method. Then, the amorphous silicon film is crystallized by heating, irradiation with laser light or intense light, and a method combining them. Thus, a crystalline silicon film is obtained.

【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。
Next, the crystalline silicon film is patterned into a shape required as an active layer of the TFT to obtain an active layer shown by 12 in FIG. 10 (A). Next, a silicon oxide film 13 to be a gate insulating film is formed to a thickness of 1000Å by a sputtering method. Next, a film containing aluminum as a main component
It is formed by vapor deposition to a thickness of 00Å. The film containing aluminum as the main component is patterned to form the gate electrode 14. Further, an oxide layer 15 is formed around the gate electrode 14 made of a material containing aluminum as a main component by using an anodic oxidation method. The oxide layer 15 is formed to have a thickness of 2000 Å, for example.

【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
Then, as in Example 6, P (phosphorus) ions are implanted using phosphine as a doping gas using a plasma doping apparatus, and P ions are implanted in the regions 16 and 18. At this time, the oxide layer 15 serves as a mask, and the portion indicated by 10 can be provided as an offset gate region. (FIG. 10 (B)) Subsequently, chlorine ion is implanted. Chlorine ion implantation is performed using the device shown in FIG. Chlorine gas may be used as the doping gas. Ion implantation conditions are as follows. Accelerating voltage: 40 KeV Dose amount: 1 × 10 16 cm -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。
Next, in order to activate the P ions implanted in the steps (B) and (C), and to recover the damage received during the ion implantation in the steps (B) and (C), laser light is applied. Anneal by irradiation. here,
Using a KrF excimer laser, 100-300 mJ /
Irradiation for one to several shots with a power density of cm 2 . In this step, it is effective to use laser beam irradiation and heating at about 300 ° C. at the same time. (Fig. 10
(D)) The above-mentioned annealing process is performed by RTA as in the irradiation of infrared light described above.
Or by heating. Further, it is preferable to perform heat treatment at 350 to 500 ° C. in a non-hydrogen atmosphere (for example, a dry nitrogen atmosphere) before the above chlorine ion implantation, or before or after the step of irradiating a laser or strong light equivalent thereto. By this step, hydrogen contained in the film can be removed. This is because the plasma doping method is used in the present embodiment, so that a large amount of hydrogen ions are simultaneously implanted into the silicon film during the process of implanting P ions. If the hydrogen thus injected remains as it is, it bonds with silicon to form an unstable hydrogen-silicon bond. The above heat treatment is effective in promoting the release of hydrogen and replacing the unstable hydrogen-silicon bond with a more stable chlorine-silicon bond.

【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))
Next, a silicon oxide film is formed as an interlayer insulating film 19 to a thickness of about 8000 Å by the plasma CVD method using TEOS as a raw material. Further, patterning for forming holes for wiring is performed, and electrodes 20 and 21 are formed using aluminum or a multilayer film of aluminum and another metal. Then, a passivation film 22 of a silicon nitride film is formed to complete the device. (Fig. 10 (E))

【0095】[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。
EFFECTS OF THE INVENTION One or more elements selected from hydrogen, fluorine, and chlorine are ionized and implanted into a silicon semiconductor film, an insulating film, or an interface thereof to form an impurity in these regions. The dangling bonds can be neutralized, or the interface state can be reduced. Further, using a semiconductor film in which one or more ions of hydrogen, fluorine, and chlorine are implanted, T
By making FT, TF with high reliability and characteristics
T can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 実施例の作製工程を示す。FIG. 1 shows a manufacturing process of an example.

【図2】 実施例の作製工程を示す。FIG. 2 shows a manufacturing process of an example.

【図3】 実施例の作製工程を示す。FIG. 3 shows a manufacturing process of an example.

【図4】 実施例の作製工程を示す。FIG. 4 shows a manufacturing process of an example.

【図5】 イオン注入を行う装置を示す。FIG. 5 shows an apparatus for performing ion implantation.

【図6】 実施例の作製工程を示す。FIG. 6 shows a manufacturing process of an example.

【図7】 TFTの特性を示す。FIG. 7 shows TFT characteristics.

【図8】 TFTにおけるキャリアの移動度を示す。FIG. 8 shows the mobility of carriers in a TFT.

【図9】 実施例の作製工程を示す。FIG. 9 shows a manufacturing process of an example.

【図10】 実施例の作製工程を示す。FIG. 10 shows a manufacturing process of an example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

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 11 ... Glass substrate 12 ... Active layer 51 ... Chamber 58 ... Sample holder 54 ... Anode electrode 53 ... Power source 55 ... Grid electrode 56 ...・ ・ Cation, 13 ・ ・ ・ ・ Silicon oxide film 14 ・ ・ ・ ・ ・ ・ Gate electrode 15 ・ ・ ・ ・ Oxide layer 16 ・ ・ ・ ・ Source / drain region 18 ・ ・ ・ ・ Drain / source region 17 ・ ・ ・・ Channel forming region 19 ・ ・ ・ ・ ・ ・ Interlayer insulating film 20 ・ ・ ・ ・ ・ ・ Electrode 21 ・ ・ ・ ・ Electrode 22 ・ ・ ・ ・ Silicon nitride film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/265 H01L 21/265 P ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical display location H01L 21/265 H01L 21/265 P

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 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、 前記珪素半導体膜を水素雰囲気、フッ素雰囲気、塩素雰
囲気のいずれかの雰囲気、または、水素、フッ素、塩素
のいずれかの気体を主成分とする雰囲気において加熱処
理する工程と、 を有する半導体装置作製方法。
1. A step of forming a silicon semiconductor film on a substrate having an insulating surface, wherein the silicon semiconductor film is selected from hydrogen, fluorine and chlorine.
A step of ionizing and implanting more than one kind of element, and an atmosphere containing hydrogen, fluorine, or chlorine in the silicon semiconductor film, or an atmosphere containing hydrogen, fluorine, or chlorine as a main component The method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項2】 請求項1において、珪素半導体膜は結晶
性を有することを特徴とする半導体装置作製方法。
2. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the silicon semiconductor film has crystallinity.
【請求項3】 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、 を有する半導体装置作製方法。
3. A step of forming a silicon semiconductor film on a substrate having an insulating surface, a step of forming an insulating film on the silicon semiconductor film, and 1 selected from hydrogen, fluorine and chlorine on the insulating film. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising the steps of ionizing and implanting more than one kind of element.
【請求項4】 請求項3において、珪素半導体膜は結晶
性を有することを特徴とする半導体装置作製方法。
4. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 3, wherein the silicon semiconductor film has crystallinity.
【請求項5】 請求項3において、絶縁膜が酸化珪素膜
であることを特徴する半導体装置作製方法。
5. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 3, wherein the insulating film is a silicon oxide film.
【請求項6】 請求項3において、水素、フッ素、塩素
から選ばれた1種類以上の元素の注入は、その投影飛程
を珪素半導体膜と絶縁膜との界面近傍とすることを特徴
とする半導体装置作製方法。
6. The method according to claim 3, wherein the implantation of one or more elements selected from hydrogen, fluorine and chlorine has a projection range in the vicinity of the interface between the silicon semiconductor film and the insulating film. Method for manufacturing semiconductor device.
【請求項7】 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半導体装置作製方法。
7. A step of forming source and drain regions by implanting an impurity imparting one conductivity type into the active layer using the gate electrode as a mask, and after the step, hydrogen is added to the source and drain regions. And a step of ionizing and injecting one or more kinds of elements selected from fluorine and chlorine, and a method of manufacturing a semiconductor device.
【請求項8】 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強光を
照射し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、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半導体装置作製方法。
8. A step of forming source and drain regions by injecting an impurity imparting one conductivity type into the active layer using the gate electrode as a mask, and irradiating the source and drain regions with laser light or strong light. Annealing, and a step of ionizing and implanting at least one element selected from hydrogen, fluorine and chlorine into the source and drain regions after the step of annealing. Manufacturing method.
【請求項9】 その表面に絶縁膜が形成された珪素半導
体に対して、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、 前記珪素半導体膜および前記絶縁膜を水素雰囲気、フッ
素雰囲気、塩素雰囲気のいずれかの雰囲気、または、水
素、フッ素、塩素のいずれかの気体を主成分とする雰囲
気において加熱処理する工程と、を有することにより前
記絶縁膜と珪素半導体との界面準位を低下させることを
特徴とする半導体装置作製方法。
9. A step of ionizing and implanting at least one element selected from hydrogen, fluorine and chlorine into a silicon semiconductor having an insulating film formed on the surface thereof, and the silicon semiconductor film and the insulating film. The insulating film and the silicon film by heat-treating the film in a hydrogen atmosphere, a fluorine atmosphere, a chlorine atmosphere, or an atmosphere containing a gas of hydrogen, fluorine, or chlorine as a main component. A method for manufacturing a semiconductor device, which comprises reducing an interface state with a semiconductor.
【請求項10】請求項9において、絶縁膜が酸化珪素膜
であることを特徴する半導体装置作製方法。
10. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 9, wherein the insulating film is a silicon oxide film.
【請求項11】請求項9において、水素、フッ素、塩素
から選ばれた1種類以上の元素の注入は、その投影飛程
を珪素半導体膜と絶縁膜との界面近傍とすることを特徴
とする半導体装置作製方法。
11. The method according to claim 9, wherein at least one element selected from hydrogen, fluorine and chlorine is implanted so that its projected range is near the interface between the silicon semiconductor film and the insulating film. Method for manufacturing semiconductor device.
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