JPH07326768A - 半導体装置作製方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 薄膜珪素膜を用いた半導体装置の特性を向上
させる。 【構成】 ガラス基板１１上に形成された珪素膜１２に
バリア層である窒化珪素膜２３を介して水素イオンを注
入することにより、珪素膜１２内の珪素の不対結合手を
中和し、珪素膜１２内における準位を低下させる。そし
てこの珪素膜を用いてＴＦＴを作製することで、特性の
優れたＴＦＴを得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【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。

【０００２】

【従来の技術】薄膜半導体素子として薄膜トランジスタ
（一般にＴＦＴと称される）が知られている。この薄膜
トランジスタは絶縁表面を有する基板（例えばガラス基
板）上に数百〜数千Åの薄膜半導体（一般に珪素半導
体）を形成し、該薄膜半導体を活性層として半導体装置
を構成するものである。

【０００３】ＴＦＴの応用分野としては、例えば液晶表
示装置やイメージセンサー等の電気光学装置がある。こ
れは、ガラス基板上に直接形成されたＴＦＴを用いて、
画素の駆動や周辺ドライバー回路を構成するものであ
る。

【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。

【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。

【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おり、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
ラップを介してのソース／ドレイン間における逆方向へ
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（ＯＦ
Ｆ電流）が流れてしまう。

【０００７】この問題を解決するためのものとして、チ
ャネルとドレインの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（弱い
Ｎ型）を形成し、チャネルとドレインとの接合部分に電
界集中が生じないようにするものである。

【０００８】またＬＤＤと同様な作用効果を得る方法と
して、オフセットゲイトを設ける手法も知られている。
これは、チャネルとして機能する領域とドレイン領域と
の間にドレイン領域として機能しない領域を設けること
により、チャネルとドレインとの間の電界集中を避ける
ものである。

【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。

【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。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、ＴＦＴのＯ
ＦＦ電流の問題や、チャネルとゲイト絶縁膜との界面に
おける界面準位の問題を解決するために、薄膜珪素半導
体中の準位（これらは不対結合手に関係する）を減少さ
せる技術を提供することを課題とする。

【００１２】さらに本発明は特性の優れたＴＦＴを得る
ことを課題とする。さらに本発明は、準位の存在が少な
い珪素半導体膜を得ることを課題する。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の主要な構成は、
薄膜トランジスタの作製方法であって、活性層を形成す
る工程と、該活性層上にゲイト絶縁膜を形成する工程
と、前記ゲイト絶縁膜上にゲイト電極を形成する工程
と、前記ゲイト絶縁膜及び前記ゲイト電極を覆って窒化
珪素膜を形成する工程と、前記ゲイト絶縁膜と前記窒化
珪素膜とを介して前記活性層に水素、フッ素、塩素から
選ばれた一種または複数種類のイオンを注入する工程
と、全体を加熱処理する工程と、を有することを特徴と
する。

【００１４】上記構成において、絶縁表面を有する基板
というのは、例えばガラス基板、絶縁膜が形成されたガ
ラス基板、絶縁膜が形成された半導体基板、絶縁膜が形
成された金属基板、その他絶縁物で構成される基板をい
う。

【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。

【００１６】イオンを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を用いることができる。
本発明において必要なイオン注入装置は、水素、フッ
素、塩素から選ばれた少なくとも１種類のイオンに対し
て、加速電圧を加えることにより、当該イオンを基体に
打ち込むことのできる構成である。なお、本明細書中に
おいては、イオン化したものを総称してイオンと称す
る。例えば水素イオンという場合には、Ｈ⁺ イオン、Ｈ
₂ ⁺ イオン、Ｈ₃ ⁺ イオン等が含まれることとなる。

【００１７】窒化珪素膜を形成し、しかる後に窒化珪素
膜を介して水素、フッ素、塩素から選ばれた少なくとも
１種類のイオンを注入するのは、注入されたイオンを活
性層中に閉じ込め、その効果を持続させるためである。
水素、フッ素、塩素のイオンは、珪素との結合力が強
く、珪素の不対結合手を中和することができる。窒化珪
素膜は、その中和効果を持続させるためのものである。
窒化珪素膜を形成することで、前記元素の離脱を防ぐこ
とができ、その効果を高めることができる。そして、デ
バイスとしての安定性を高めることができる。

【００１８】窒化珪素膜は、注入されたイオンに対する
バリア層として機能する。即ち、水素、フッ素、塩素か
ら選ばれた元素が脱ガス化しないようなバリア層として
機能する。このバリア層としては、窒化珪素膜の他に窒
化アルミ膜、酸化アルミ膜、酸化窒化アルミ、酸化窒化
珪素膜を用いることができる。酸化窒化アルミは、Ａｌ
Ｏ_x Ｎ_y で示される。酸化窒化珪素膜は、ＳｉＯ_x Ｎ_y
で示され、窒化珪素膜に比較して、応力緩和機能が高い
ので、デバイスを被覆する被膜としても有効に機能す
る。

【００１９】全体を加熱処理するのは、前工程でイオン
注入された原子を珪素半導体内に閉じ込め、さらに注入
された元素による不対結合手の中和を促進させるためで
ある。この加熱処理を行う雰囲気は、Ｈ₂ 、Ｎ₂ 、Ａ
ｒ、Ｈｅ、Ｏ₂ で可能である。また、この雰囲気中をフ
ッ素や塩素を主成分としたものとすることも効果的であ
る。特に水素、フッ素または塩素を主成分とした雰囲気
中でこのアニールを行うと、このアニールにおける珪素
半導体中や珪素半導体の界面における不対結合手を中和
する効果を得ることがでる。この工程において、注入さ
れたイオンによって珪素膜中の不対結合手が中和され、
不対結合手に起因する準位（トラップ）や欠陥を減少さ
せることができる。

【００２０】本発明の他の主要な構成は、薄膜トランジ
スタの作製方法であって、活性層を形成する工程と、該
活性層上にゲイト絶縁膜を形成する工程と、前記ゲイト
絶縁膜を介して、前記活性層中に水素、フッ素、塩素か
ら選ばれた一種または複数種類のイオンを注入する工程
と、前記ゲイト絶縁膜上にゲイト電極を形成する工程
と、前記ゲイト絶縁膜及び前記ゲイト電極を覆って窒化
珪素膜を形成する工程と、前記ゲイト絶縁膜と前記窒化
珪素膜とを介して前記活性層に水素イオンを注入する工
程と、全体を加熱処理する工程と、を有することを特徴
とする。

【００２１】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。

【００２２】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、フッ素、
塩素から選ばれたイオンを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、フッ素、塩素から選ばれたイオンの注
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。

【００２３】上記構成において、水素、フッ素、塩素か
ら選ばれた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、当該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当該イオンが打
ち込まれるように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。

【００２４】また上記構成において、水素、フッ素、塩
素から選ばれたイオンの投影飛程を珪素半導体膜と絶縁
膜との界面における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。

【００２５】そしてさらに全体を水素雰囲気中あるいは
水素を主成分とする雰囲気、またはフッ素あるいは塩素
を主成分とする雰囲気中において、加熱処理することに
より、不対結合手を中和した元素を閉じ込め、安定した
状態を得ることができる。

【００２６】また本発明の他の主要な構成は、イオン化
された水素、フッ素、塩素から選ばれた元素のイオンに
対して、バリア層として機能する層を介して前記元素の
イオンを注入すること、及びその後の加熱処理を施すこ
とを特徴とする。

【００２７】さらに本発明の他の主要な構成は、ゲイト
電極をマスクとして、珪素半導体膜で構成された活性層
にイオン化された水素、フッ素、塩素から選ばれた元素
のイオンを注入することを特徴とする。注入する元素と
して水素を選択し、さらにプラズマドープング法を用い
た場合、Ｈ⁺ イオン、Ｈ₂ ⁺ イオン、Ｈ₃ ⁺ イオンが注
入されることになるが、Ｈ₂ ⁺ イオンとＨ₃ ⁺ イオンと
はイオン半径が大きいので、ゲイト電極で防止される。
即ち、ゲイト電極がマスクとなる。従って、Ｈ₂ ⁺ イオ
ンとＨ₃ ⁺ イオンとに関して考えた場合、ゲイト電極を
マスクとしてイオン注入が行われることになる。

【００２８】

【作用】珪素膜に対してイオン化された水素の注入を行
うことで、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。

【００２９】特に窒化珪素膜を形成した後に、水素、フ
ッ素または塩素のイオンを注入し、しかる後に水素雰囲
気中において加熱処理を行うことによって、前記注入さ
れた原子を窒化珪素膜の作用で珪素膜中に閉じ込めるこ
とができ、この原子によるトラップ準位や欠陥の中和の
効果を大きくすることができる。

【００３０】また、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、珪素膜に窒化珪素膜を介し
て水素、フッ素または塩素のイオンを注入することで、
イオン注入やレーザー光の照射によって脱離した水素、
フッ素または塩素を補うことができる。

【００３１】そして、以上の水素、フッ素または塩素の
イオンの注入に加えて、さらに当該注入された原子を含
む雰囲気または当該元素の雰囲気中で加熱処理を加える
ことによって、注入されたイオンを珪素膜中に閉じ込め
ることができ、その効果をさらに大きくすることができ
る。

【００３２】

【実施例】以下において本発明を利用したＴＦＴの作製
工程を示す。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、フッ素また
は塩素のイオンの注入を行うことが可能である。

【００３３】〔実施例１〕本実施例は、絶縁表面を有す
る基板上に形成された結晶性を有する薄膜珪素半導体膜
（結晶性珪素膜という）に対して、水素イオンの注入を
行い、前記結晶性珪素膜中に存在する不対結合手や欠陥
を消失させ、膜中のトラップを減少させるものである。
そしてこの結晶性珪素膜を用いてＴＦＴを作製する例で
ある。

【００３４】図１に本実施例の作製工程を示す。本実施
例では絶縁表面を有する基板としてガラス基板を用い、
その表面にＴＦＴを形成する例を示す。まずガラス基板
１１として、コーニング７０５９ガラスを用意する。そ
してその表面に下地膜となる酸化珪素膜（図示せず）を
スパッタ法により２０００Åの厚さに形成する。次に非
晶質珪素膜をプラズマＣＶＤ法または減圧熱ＣＶＤ法に
よって１０００Åの厚さに形成する。そして加熱あるい
はレーザー光または強光の照射、さらにはそれらを組み
合わせた方法により、非晶質珪素膜を結晶化させる。こ
うして結晶性珪素膜が得られる。

【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。

【００３６】次にゲイト絶縁膜となる酸化珪素膜１３を
スパッタ法で１０００Åの厚さに形成する。そして、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。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。（図１
（Ｂ））

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】次に、（Ｂ）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。

【００４１】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。

【００４２】次に窒化珪素膜をシランとアンモニアを原
料ガスとして用いたプラズマＣＶＤ法により、窒化珪素
膜２３を１０００Åの厚さに形成する。この窒化珪素膜
は、Ｓｉ₃ Ｎ_4-x (-0.3 ≦ｘ≦１）で示される。

【００４３】そして水素イオンをイオンドーピング方に
よって、下記の条件で窒化珪素膜２３を介して注入す
る。（図１（Ｃ）） 加速電圧：４０ＫｅＶ ドーズ量：１×１０¹⁶ｃｍ^-2

【００４４】上記水素イオンの注入工程において注入さ
れた水素イオンは、窒化珪素膜２３が存在するために活
性層中に閉じ込められることになる。即ち、注入された
イオンが後に外部に放出されたりすることがない状態と
することができる。また、上記のようにして水素イオン
が注入されることによって、活性層中の水素元素の濃度
は、０．００１原子％〜５原子％程度となる。勿論この
数値は、上記のドーピングの条件等で制御することがで
きる。

【００４５】図８の上記の条件で水素イオンを注入した
後における水素元素の濃度分布を示す。図８に示される
のは、図１（Ｃ）に示すような状態でソース／ドレイン
領域に対して、ＳＩＭＳ（２次イオン分析方法）を用い
て水素元素の濃度分布を調べたものである。図８を見る
と分かるように、水素元素の濃度は、深さが約２１００
Åの所で最大となっている。活性層の上には、１０００
Åの厚さの酸化珪素膜１３とその上の１０００Å厚の窒
化珪素膜２３が設けられているので、図８に示される表
面から約２１００Åの深さというのは、活性層の表面か
ら約１００Åの深さの場所ということになる。

【００４６】活性層中において、活性層とゲイト絶縁膜
である酸化珪素膜１３との界面付近における不対結合手
は、界面準位の存在を招くことになるので、図８に示す
ような分布で水素元素を存在させることは、界面準位を
減少させることに大きな効果がある。

【００４７】ここで、プラズマドーピング法を用いるの
は、その生産性の高いからである。水素イオンを注入す
る方法としては、イオンドーピング法があるが、これは
質量分離を行う必要があり大面積に対する生産性が低い
という問題がある。

【００４８】本実施例のようにプラズマドーピング法を
用いて水素イオンを注入する場合、Ｈ⁺ イオン、Ｈ₂ ⁺
イオン、Ｈ₃ ⁺ イオンが注入される。Ｈ⁺ イオンは、ゲ
イト電極を通過し、チャネンル形成領域１７にも進入す
るが、Ｈ₂ ⁺ イオン、Ｈ₃ ⁺イオンはイオン半径が大き
いので、ゲイト電極で防止され、ソース／ドレイン領域
１６、１８に注入されることになる。即ち、ソース／ド
レイン領域には、Ｈ⁺イオンとＨ₂ ⁺ イオンとＨ₃ ⁺ イ
オンとが注入されることになる。バリア層である窒化珪
素膜を介してソース／ドレイン領域への水素イオンを注
入することの効果は極めて大きいもので、チャネル形成
領域への水素イオンの注入を行わなくても相当の効果を
得ることができる。従って、水素イオンが主にソース／
ドレイン領域に注入されるプラズマドーピング法を用い
ても相当の効果を得ることができる。また、プラズマド
ーピング法を用いた場合、大面積に対してイオン注入を
行うことができるので、生産性に優れるという別の効果
を得ることができる。

【００４９】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）の工程で注入された
水素イオンの離脱を防ぐためである。また窒化珪素膜２
３が存在しているので、この工程における水素の離脱を
防ぐことができる。

【００５０】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
（Ｄ））

【００５１】そして最後に、常圧の水素雰囲気中におい
て、２００〜４５０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。この工
程において、電極２０と２１とのコンタクトホールを伝
わって水素が活性層中に進入し、活性層の水素化が行わ
れる。

【００５２】図７に本実施例に示した工程により作製し
たＴＦＴの特性（Ａ）と、本実施例に示す構成におい
て、水素イオンの注入を行わなずに作製したＴＦＴとの
特性（Ｂ）とを示す。図７を見れば明らかなように、本
実施例に示した水素イオン注入を行うことによって、Ｏ
ＦＦ電流の低減を実現できる。これは、水素イオンの作
用によって、活性層中における珪素の不対結合手（ダン
グリングボンド）を中和することができ、そのことによ
って、リーク電流（ＯＦＦ電流）の原因となる欠陥や準
位を減少させることができたためと理解される。

【００５３】〔実施例２〕本実施例は、ゲイト電極の形
成後に窒化珪素膜の形成を行ない、その後にソース／ド
レイン領域形成のための不純物イオンの注入を行ない、
さらに水素イオンの注入を行う例である。

【００５４】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。

【００５５】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。

【００５６】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する。さらにゲイト
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。（図２（Ａ））

【００５７】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。

【００５８】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。

【００５９】次に窒化珪素膜２３をシランとアンモニア
とを原料としたプラズマＣＶＤ法で１０００Åの厚さに
形成する。（図２（Ｂ））

【００６０】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と窒化珪素膜２３とがマスクとなり、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））

【００６１】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。

【００６２】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。

【００６３】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。

【００６４】次に水素イオンの注入を行ない、活性層中
に存在するトラップや欠陥を減少させる。水素イオンの
注入条件は以下の通りである。（図２（Ｄ）） 加速電圧：４０ＫｅＶ ドーズ量：１×１０¹⁶ｃｍ^-2

【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、（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。

【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
フィナルコート膜として窒化珪素膜２２を形成する。
（図２（Ｅ））

【００６７】そして最後に、常圧の窒素雰囲気中におい
て、２００〜４５０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。

【００６８】〔実施例３〕本実施例は、活性層とゲイト
絶縁膜との界面およびその近傍におけるトラップや欠陥
を減少させるようにした例である。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２００
０Å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。

【００６９】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。

【００７０】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活性層１２を得
る。そしてゲイト絶縁膜として酸化珪素膜１３をスパッ
タ法によって成膜する。そして以下の条件で水素イオン
の注入を行う。（図３（Ａ）） 加速電圧：４０ＫｅＶ ドーズ量：１×１０¹⁶ｃｍ^-2

【００７１】上記イオン注入を行うことによって、活性
層１２、特にチャネル形成領域とゲイト絶縁膜との界面
およびその近傍におけるトラップや欠陥を減少させるこ
とができる。このイオン注入の効果をさらに高めるため
に、水素イオンの注入における投影飛程を活性層１２と
ゲイト絶縁膜である酸化珪素膜１３との界面近傍とする
ことは有効である。このようにすることよって、水素イ
オンを注入することの効果を活性層１２とゲイト絶縁膜
との界面およびその近傍において得ることができる。

【００７２】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。

【００７３】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と窒化珪素膜２３とがマスクとなり、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（Ｃ））

【００７４】ここで、水素イオンの注入を行う。イオン
注入条件は以下の通りである。（図３（Ｄ）） 加速電圧：４０ＫｅＶ ドーズ量：２×１０¹⁶ｃｍ^-2

【００７５】次に、（Ｃ）および（Ｄ）の工程で注入さ
れたＰイオンと水素イオンの活性化と、（Ｃ）の工程に
おけるＰ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、１００〜３００ｍ
Ｊ／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。（図示
せず）

【００７６】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。

【００７７】次に、他の実施例と同様に層間絶縁膜の成
膜、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た
電極の形成、常圧の水素雰囲気中における加熱処理を行
うことによりＴＦＴを完成する。

【００７８】〔実施例４〕本実施例は、ＴＦＴの作製工
程において、ゲイト電極の形成後に水素イオン野注入を
行い、さらに窒化珪素膜でなるバリア層を形成すること
を主な特徴とするものである。

【００７９】図４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。

【００８０】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１
２で示される活性層を得る。

【００８１】次にゲイト絶縁膜となる酸化珪素膜１３を
スパッタ法で１０００Åの厚さに形成する。そして、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。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。（図４
（Ｂ））

【００８２】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。

【００８３】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。

【００８４】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。

【００８５】次に、水素イオンをイオンドーピング方に
よって、下記の条件で窒化珪素膜を介して注入する。
（図４（Ｂ）） 加速電圧：３５ＫｅＶ ドーズ量：１×１０¹⁶ｃｍ^-2

【００８６】ここで、プラズマドーピング法を用いるの
は、その生産性の高いからである。水素イオンを注入す
る方法としては、イオンドーピング法があるが、これは
質量分離を行う必要があり大面積に対する生産性が低い
という問題がある。

【００８７】次に、（Ｂ）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
らに水素イオンの活性の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。さらに注入された
水素イオンを活性化することができる。

【００８８】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。

【００８９】次に注入された水素イオンが脱ガス化しな
いようにするためのバリア層として機能する窒化珪素膜
２３をシランとアンモニアを原料ガスとして用いたプラ
ズマＣＶＤ法により、１０００Åの厚さに形成する。こ
の窒化珪素膜は、Ｓｉ₃ Ｎ_4-x (-0.3 ≦ｘ≦１）で示さ
れる。（図４（Ｃ））

【００９０】バリア層である窒化珪素膜２３を形成する
ことによって、注入された水素イオンを活性層中に閉じ
込められることができ、注入された水素イオンが後に外
部に放出されたりすることがない状態とすることができ
る。

【００９１】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、好ま
しくは３００度〜３５０度の温度で行うことが必要であ
る。これは、（Ｂ）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。また窒化珪素膜２３が存在してい
るので、この工程における水素の離脱を防ぐことができ
る。

【００９２】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。

【００９３】最後に酸素、窒素、アルゴンまたはヘリウ
ム雰囲気中において３５０度の温度加熱処理を行う。こ
の加熱処理によって、注入された水素イオンが最終的に
活性化され、欠陥やダングリングボンドの中和が行われ
る。こうしてＴＦＴを完成する。（図４（Ｄ））

【００９４】〔実施例５〕本実施例は、Ｐチャネル型Ｔ
ＦＴとＮチャネル型ＴＦＴとを相補型に構成したＴＦＴ
（Ｃ／ＴＦＴという）の例を示す。図５に本実施例の相
補型に構成されたＴＦＴの例を示す。本実施例において
はガラス基板５０１を用いる。まずガラス基板５０１上
に下地膜として酸化珪素膜５０２を２０００Åの厚さに
スパッタ法によって成膜する。次に活性層を構成する半
導体層を形成する。ここでは、プラズマＣＶＤ法または
ＬＰＣＶＤ法によって、非晶質珪素膜を１０００Åの厚
さに形成する。そして加熱による結晶化あるいは強光ま
たはレーザー光の照射による結晶化を行い、結晶性を有
する珪素膜を形成する。この珪素膜をパーニングし、後
にＮチャネル型ＴＦＴ及びＰチャネル型の活性層５０３
を形成する。

【００９５】次にゲイト絶縁膜５０４を１０００Åの厚
さにスパッタ法またはプラズマＣＶＤ法で形成する。さ
らにアルミニウムを主成分とする被膜を５０００Åの厚
さに形成し、パターニングを行うことにより、ゲイト電
極５０６と５０７を形成する。５０６で示されるゲイト
電極はＮチャネル型ＴＦＴのゲイト電極であり、５０７
で示されるゲイト電極はＰチャネル型ＴＦＴのゲイト電
極となる。

【００９６】ここで酒石酸が１〜５％含まれたエチレン
グリコール溶液中においてゲイト電極５０６と５０７と
を陽極として、陽極酸化を行い、酸化物層５０８、５０
９を形成する。この酸化物層の厚さは２０００Å程度で
ある。この酸化物層の厚さが後の不純物イオン注入工程
において、マスクとなりオフセットゲイト領域を形成す
ることができる。

【００９７】次に水素イオンに対するバリア層として機
能する窒化珪素膜５１０を２０００Åの厚さに形成す
る。そして、一方のＴＦＴが形成される領域をレジスト
５１１でマスクしてリン（Ｐ）イオンを注入する。こう
して不純物領域５１２、５１６を形成する。この不純物
領域５１２と５１６とがソース／ドレイン領域となる。
また同時にオフセット領域５１３、５１５が形成され
る。また同時にチャネル形成領域５１４が形成される。

【００９８】次にレジスト５１１を取り除き、先にリン
（Ｐ）イオンが注入された部分のＴＦＴ領域をレジスト
（図示せず）でマスクし、ボロン（Ｂ）イオンの注入を
行う。こうして、ソース／ドレイン領域５１７、５２
１、オフセットゲイト領域５１８、５２０、チャネル形
成領域５１９が形成される。

【００９９】次にレジストを取り除き、図５（Ｂ）に示
すように全体に水素イオンの注入を行う。この時水素イ
オンは、バリア層である窒化珪素膜５１０を介して、活
性層領域に注入される。

【０１００】次にレーザー光または強光の照射による活
性化を行い。各ソース／ドレイン領域を完成する。

【０１０１】次に層間絶縁膜５２２をプラズマＣＶＤ法
で形成する。そして、コンタクトホールを形成する。一
方のＴＦＴ（図面左側のＴＦＴ）であるＮＴＦＴのソー
スまたはドレイン電極５２３と、他方のＴＦＴ（図面右
側のＴＦＴ）であるＰＴＦＴのドレインまたはソース電
極５２５と、２つのＴＦＴの一方の出力の共通電極５２
４とを形成する。

【０１０２】最後に窒素雰囲気中において３５０度の加
熱処理を行い、注入された水素イオンの活性化（この工
程で珪素に不対結合手が中和される）し、相補型に構成
されたＴＦＴ（Ｃ／ＴＦＴ）を完成する。

【０１０３】〔実施例６〕図６には、１枚のガラス基板
上にディスプレーから、ＣＰＵ、メモリーまで搭載した
集積回路を用いた電気光学システムのブロック図を示
す。ここで、入力ポートとは、外部から入力された信号
を読み取り、画像用信号に変換し、補正メモリーは、ア
クティブマトリクスパネルの特性に合わせて入力信号等
を補正するためのパネルに固有のメモリーである。特
に、この補正メモリーは、各画素固有の情報を不揮発性
メモリーとして有し、個別に補正するためのものであ
る。すなわち、電気光学装置の画素に点欠陥のある場合
には、その点の周囲の画素にそれに合わせて補正した信
号を送り、点欠陥をカバーし、欠陥を目立たなくする。
または、画素が周囲の画素に比べて暗い場合には、その
画素により大きな信号を送って、周囲の画素と同じ明る
さとなるようにするものである。

【０１０４】ＣＰＵとメモリーは通常のコンピュータの
ものと同様で、特にメモリーは各画素に対応した画像メ
モリーをＲＡＭとして持っている。また、画像情報に応
じて、基板を裏面から照射するバックライトを変化させ
ることもできる。

【０１０５】本実施例において用いられるＴＦＴは、本
明細書において説明したＴＦＴを適時利用することがで
きる。

【０１０６】〔実施例７〕本実施例は、実施例１で示し
た水素イオン注入の工程において、水素のイオンではな
く、フッ素のイオンを注入する場合の例である。本実施
例においては、プラズマドーピング法を用いて、フッ素
イオンの注入を行う。ここでは、ドーピングガスとして
フッ素ガスまたは四フッ化珪素（ＳｉＦ₄ ）を用いる。
また投影飛程は、活性層とゲイト絶縁膜との界面近傍に
なるようにする。以下に具体的な条件を示す。 加速電
圧：６０ＫｅＶドーズ量：１×１０¹⁶ｃｍ^-2

【０１０７】〔実施例８〕本実施例は、実施例１で示し
た水素イオン注入の工程において、水素のイオンではな
く、塩素のイオンを注入する場合の例である。本実施例
においては、プラズマドーピング法を用いて、塩素イオ
ンの注入を行う。ここでは、ドーピングガスとして塩素
ガスを用いる。また投影飛程は、活性層とゲイト絶縁膜
との界面近傍になるようにする。以下に具体的な条件を
示す。 加速電圧：６０ＫｅＶ ドーズ量：１×１０¹⁶ｃｍ^-2

【発明の効果】窒化珪素膜を介して珪素半導体膜に対し
て水素イオンの注入を行うことによって、珪素半導体膜
中における不対結合手を中和させることができ、珪素半
導体膜内部の準位を減少させることができる。また水素
イオンの注入を行った半導体膜を用いて、ＴＦＴを作製
することで、高い特性を有するＴＦＴを得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例の作製工程を示す。

【図２】 実施例の作製工程を示す。

【図３】 実施例の作製工程を示す。

【図４】 実施例の作製工程を示す。

【図５】 実施例の作製工程を示す。

【図６】 実施例の作製工程を示す。

【図７】 実施例で作製したＴＦＴの特性を示す。

【図８】 注入された水素イオンの濃度分布を示す。

【符号の説明】

１１・・・・ガラス基板 １２・・・・活性層 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 ２３・・・・窒化珪素膜 ５０１・・・ガラス基板 ５０２・・・下地膜（酸化珪素膜） ５０３・・・活性層 ５０４・・・ゲイト絶縁膜（酸化珪素膜） ５０６・・・ゲイト電極 ５０７・・・ゲイト電極 ５０８・・・酸化物層 ５０９・・・酸化物層 ５１０・・・窒化珪素膜（バリア層） ５１１・・・レジスト ５１２・・・ソース／ドレイン領域 ５１３・・・オフセットゲイト領域 ５１４・・・チャネル形成領域 ５１５・・・オフセットゲイト領域 ５１６・・・ドレイン／ソース領域 ５１７・・・ドレイン／ソース領域 ５１８・・・オフセットゲイト領域 ５１９・・・チャネル形成領域 ５２０・・・オフセットゲイト領域 ５２１・・・ソース／ドレイン領域 ５２２・・・層間絶縁膜 ５２３・・・電極 ５２４・・・電極 ５２５・・・電極

───────────────────────────────────────────────────── 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 Ａ Ｚ

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 薄膜トランジスタの作製方法であって、 活性層を形成する工程と、 該活性層上にゲイト絶縁膜を形成する工程と、 前記ゲイト絶縁膜上にゲイト電極を形成する工程と、 前記ゲイト絶縁膜及び前記ゲイト電極を覆って窒化珪素
   膜を形成する工程と、 前記ゲイト絶縁膜と前記窒化珪素膜とを介して前記活性
   層に水素、フッ素、塩素から選ばれた一種または複数種
   類のイオンを注入する工程と、 を有することを特徴とする半導体装置作製方法。
2. 【請求項２】 薄膜トランジスタの作製方法であって、 活性層を形成する工程と、 該活性層上にゲイト絶縁膜を形成する工程と、 前記ゲイト絶縁膜上にゲイト電極を形成する工程と、 前記ゲイト絶縁膜及び前記ゲイト電極を覆って窒化珪素
   膜を形成する工程と、 前記ゲイト絶縁膜と前記窒化珪素膜とを介して前記活性
   層に水素、フッ素、塩素から選ばれた一種または複数種
   類のイオンを注入する工程と、 全体を加熱処理する工程と、 を有することを特徴とする半導体装置作製方法。
3. 【請求項３】 薄膜トランジスタの作製方法であって、 活性層を形成する工程と、 該活性層上にゲイト絶縁膜を形成する工程と、 前記ゲイト絶縁膜を介して、前記活性層中に水素、フッ
   素、塩素から選ばれた一種または複数種類のイオンを注
   入する工程と、 前記ゲイト絶縁膜上にゲイト電極を形成する工程と、 前記ゲイト絶縁膜及び前記ゲイト電極を覆って窒化珪素
   膜を形成する工程と、 前記ゲイト絶縁膜と前記窒化珪素膜とを介して前記活性
   層に水素、フッ素、塩素から選ばれた一種または複数種
   類のイオンを注入する工程と、 全体を加熱処理する工程と、 を有することを特徴とする半導体装置作製方法。
4. 【請求項４】 薄膜トランジスタの作製方法であって、 活性層を形成する工程と、 該活性層上にゲイト絶縁膜を形成する工程と、 前記ゲイト絶縁膜上にゲイト電極を形成する工程と、 前記ゲイト絶縁膜及び前記ゲイト電極を覆ってバリア層
   を形成する工程と、 前記ゲイト絶縁膜と前記バリア層とを介して前記活性層
   に水素、フッ素、塩素から選ばれた一種または複数種類
   のイオンを注入する工程と、 を有することを特徴とする半導体装置作製方法。
5. 【請求項５】 請求項４において、バリア層が窒化珪素
   膜または窒化アルミ膜または酸化アルミ膜または酸化窒
   化アルミ膜または酸化窒化珪素膜であることを特徴とす
   る半導体装置作製方法。
6. 【請求項６】 請求項４において、バリア層がＳｉＯ_x
   Ｎ_y であることを特徴とする半導体装置作製方法。
7. 【請求項７】 珪素膜に対して窒化珪素膜を介して水
   素、フッ素、塩素から選ばれた一種または複数種類のイ
   オンを注入することにより、前記珪素膜中に前記イオン
   を閉じ込め、前記珪素膜中のトラップや欠陥を減少させ
   ることを特徴とする半導体装置作製方法。
8. 【請求項８】 珪素膜に対してバリア層を介して水素、
   フッ素、塩素から選ばれた一種または複数種類のイオン
   を注入し、しかる後に加熱処理を施すことにより、前記
   珪素膜中に前記イオンを閉じ込め、前記珪素膜中のトラ
   ップや欠陥を減少させることを特徴とする半導体装置作
   製方法。
9. 【請求項９】 請求項７または請求項８において、バリ
   ア層が窒化珪素膜または窒化アルミ膜または酸化アルミ
   膜または酸化窒化アルミ膜または酸化窒化珪素膜である
   ことを特徴とする半導体装置作製方法。
10. 【請求項１０】請求項７または請求項８において、バリ
    ア層がＳｉＯ_x Ｎ_y であることを特徴とする半導体装置
    作製方法。
11. 【請求項１１】請求項７または請求項８において、バリ
    ア層がＳｉＮ₃ Ｎ_4-x(-0.3 ≦ｘ≦１）であることを特
    徴とする半導体装置作製方法。
12. 【請求項１２】珪素膜に対してバリア層を介して水素、
    フッ素、塩素から選ばれた一種または複数種類のイオン
    を注入する工程と、 全体を加熱処理し、注入されたイオンと珪素膜中の不対
    結合手とを中和する工程と、 を有することを特徴とする半導体装置作製方法。
13. 【請求項１３】珪素膜に対して、バリア層を介してイオ
    ン化した水素、フッ素、塩素から選ばれた一種または複
    数種類の元素を添加することを特徴とする半導体装置作
    製方法。
14. 【請求項１４】活性層と、 該活性層上のゲイト絶縁膜と、 該ゲイト絶縁膜上のゲイト電極とを有する半導体装置に
    対し、 バリア層を介し、かつ前記ゲイト電極をマスクとして水
    素、フッ素、塩素から選ばれた一種または複数種類のイ
    オンを注入することを特徴とする半導体装置作製方法。
15. 【請求項１５】請求項１４において、バリア層として窒
    化珪素膜を用いることを特徴とする半導体装置作製方
    法。