JPH09251964A - Manufacturing method for semiconductor device - Google Patents

Manufacturing method for semiconductor device

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JPH09251964A
JPH09251964A JP8717796A JP8717796A JPH09251964A JP H09251964 A JPH09251964 A JP H09251964A JP 8717796 A JP8717796 A JP 8717796A JP 8717796 A JP8717796 A JP 8717796A JP H09251964 A JPH09251964 A JP H09251964A
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implanting
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impurity ions
implanted
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宏勇 張
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To stabilize an impurity ion implantation process in a thin film semiconductor manufacturing process, which is representative of a thin film transistor. SOLUTION: In a process in which impurity ions are implanted so that, with a gate electrode 105 as a mask, P or N-type is given to an active layer 103, regions 106 and 107 are heated in advance by hydrogen ion implantation. By implanting impurity ions in the state that a predetermined heating is finished, a source region 108 and a drain region 110 are made to be conductive in self- conformity manner. With this, the activation ratio of impurity ions to be implanted is raised, and, the damage of a semiconductor layer due to the impact of impurity ions is prevented.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本明細書で開示する発明は、半導
体装置の作製工程での不純物イオンの注入技術に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The invention disclosed in this specification relates to a technique of implanting impurity ions in a manufacturing process of a semiconductor device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、ガラス基板や石英基板上に薄
膜トランジスタを作製する技術が知られている。図8に
一般的な薄膜トランジスタの作製工程を示す。
2. Description of the Related Art Conventionally, a technique for forming a thin film transistor on a glass substrate or a quartz substrate has been known. FIG. 8 shows a manufacturing process of a general thin film transistor.

【0003】先ず図8(A)に示すようにガラス基板1
1上に下地膜として酸化珪素膜12を成膜する。さらに
図示しない非晶質珪素膜をプラズマCVD法等でもって
成膜する。さらに加熱処理を加えることにより、非晶質
珪素膜を結晶化させ、結晶性珪素膜を得る。そしてこの
結晶性珪素膜をパターニングすることにより、13で示
す薄膜トランジスタの活性層を形成する。(図8
(A))
First, as shown in FIG. 8A, a glass substrate 1
A silicon oxide film 12 is formed on the substrate 1 as a base film. Further, an amorphous silicon film (not shown) is formed by a plasma CVD method or the like. By further applying heat treatment, the amorphous silicon film is crystallized and a crystalline silicon film is obtained. Then, by patterning this crystalline silicon film, the active layer of the thin film transistor indicated by 13 is formed. (FIG. 8
(A))

【0004】次に図8(B)に示すようにゲイト絶縁膜
として機能する酸化珪素膜14を成膜する。さらにシリ
サイド材料やアルミニウム等の金属材料を用いてゲイト
電極15を形成する。
Next, as shown in FIG. 8B, a silicon oxide film 14 functioning as a gate insulating film is formed. Further, the gate electrode 15 is formed using a silicide material or a metal material such as aluminum.

【0005】図8(B)の状態を得たら、不純物イオン
の注入を行う。Nチャネル型の薄膜トランジスタを形成
するのであれば、ここでリンイオンを注入する。(図8
(C))
After obtaining the state shown in FIG. 8B, impurity ions are implanted. If an N-channel type thin film transistor is to be formed, phosphorus ions are implanted here. (FIG. 8
(C))

【0006】この工程において、16と18の領域に不
純物イオンが注入される。また17の領域にはゲイト電
極15がマスクとなることによって不純物イオンの注入
が行われない。
In this step, impurity ions are implanted in the regions 16 and 18. In addition, since the gate electrode 15 serves as a mask, impurity ions are not implanted in the region 17.

【0007】この不純物イオンの注入工程によって、ソ
ース領域16、チャネル形成領域17、ドレイン領域1
8が自己整合的に形成される。
By the step of implanting the impurity ions, the source region 16, the channel forming region 17, and the drain region 1 are formed.
8 are formed in a self-aligned manner.

【0008】この後(D)に示すように層間絶縁膜19
として酸化珪素膜等を成膜する。そして、コンタクトホ
ールの形成を行い、ソース電極20とドレイン電極21
を形成する。これらの電極は、アルミニウムや適当な金
属シリサイドでもって構成する。
Thereafter, as shown in (D), the interlayer insulating film 19 is formed.
As a film, a silicon oxide film or the like is formed. Then, contact holes are formed, and the source electrode 20 and the drain electrode 21 are formed.
To form These electrodes are composed of aluminum or a suitable metal silicide.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】以上のような薄膜トラ
ンジスタの作製工程において、図8(C)に示す不純物
イオンの注入工程が重要であることが判明している。即
ち、図8(C)に示す不純物イオンの注入工程によっ
て、得られる薄膜トランジスタの特性が大きな影響が受
けることが判明している。
In the process of manufacturing a thin film transistor as described above, it has been found that the step of implanting impurity ions shown in FIG. 8C is important. That is, it has been found that the characteristics of the obtained thin film transistor are significantly affected by the step of implanting the impurity ions shown in FIG.

【0010】本発明者らの実験によれば、不純物イオン
の注入の際に予め試料を加熱しておくことが効果的であ
ることが判明している。
Experiments conducted by the present inventors have revealed that it is effective to preheat the sample before implanting the impurity ions.

【0011】一般に不純物イオンの注入対象は、不純物
イオンのエネルギーによって自然に加熱される。しかし
ここで重要なのは、不純物イオンの注入が行われる際に
予め予備加熱をしておくことである。
Generally, the impurity ion implantation target is naturally heated by the energy of the impurity ions. However, what is important here is that preheating is performed in advance when the impurity ions are implanted.

【0012】即ち、(C)に示すような不純物イオンの
注入の先立って予め試料を加熱することが重要となる。
具体的には、不純物イオンの注入プロセスを安定化さ
せ、高い再現性を得ることができる。
That is, it is important to preheat the sample prior to the implantation of impurity ions as shown in (C).
Specifically, it is possible to stabilize the impurity ion implantation process and obtain high reproducibility.

【0013】近年開発されつつある大面積を有するアク
ティブマトリクス型の液晶表示装置の作製工程等におい
ては、試料の大きさ(基板の大きさ)は300mm×4
00mm以上というように大型化する傾向がある。
In a manufacturing process of an active matrix type liquid crystal display device having a large area which is being developed in recent years, the sample size (substrate size) is 300 mm × 4.
There is a tendency for the size to increase to 100 mm or more.

【0014】このような大型化した試料の全体を均一性
よく加熱することは一般には困難である。特殊な場合と
して、特殊な加熱手段を利用することにより、加熱の均
一性を高めることが可能であるが、装置の複雑化を招
き、コスト高の要因となる。
It is generally difficult to heat the whole of such a large sample with good uniformity. In a special case, it is possible to improve the uniformity of heating by using a special heating means, but this leads to a complicated device and a high cost.

【0015】まして、イオンの注入を行う装置の内部に
大面積を有する試料全体を均一性良く加熱する手段を設
けることは、コストやメンテネンスの問題から非常に困
難である。具体的には、複雑な形状を有する抵抗加熱手
段(ヒータ)とその制御システムが必要となる。そして
このような構成を気密構造を有するイオンの注入を行う
装置の内部に配置することは著しくメンテナンスを困難
とする。
Further, it is very difficult to provide a means for heating the entire sample having a large area with good uniformity inside the apparatus for implanting ions, because of problems of cost and maintenance. Specifically, a resistance heating means (heater) having a complicated shape and its control system are required. Arranging such a structure inside an apparatus for implanting ions having an airtight structure makes maintenance extremely difficult.

【0016】上記の加熱の不均一性は、不純物イオンの
注入効果の面内バラツキの原因となる。この不純物イオ
ンの注入効果の面内バラツキは、アクティブマトリクス
型の液晶表示装置であれば、表示のムラや表示の不鮮明
さの原因となる。
The above-mentioned non-uniformity of heating causes in-plane variations in the effect of implanting impurity ions. This in-plane variation in the effect of implanting impurity ions causes unevenness in display and unclearness in display in the case of an active matrix liquid crystal display device.

【0017】本明細書で開示する発明は、上記不純物イ
オンの注入に際して予め行われる加熱の不均一性の問題
を解決することを課題とする。また、前記加熱の不均一
性の問題を解決すると同時に、装置の複雑化や作製コス
トの上昇を招かない技術を提供することを課題とする。
An object of the invention disclosed in this specification is to solve the problem of non-uniformity of heating which is carried out in advance when implanting the impurity ions. It is another object of the present invention to provide a technique that solves the problem of heating non-uniformity and at the same time does not cause the device to be complicated and the manufacturing cost to be increased.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】本明細書で開示する発明
は、不純物イオンの注入の前に水素イオンの注入を行い
試料を予め加熱しておくことを特徴とする。この水素イ
オンの注入による加熱を行うことで、試料の全体を高い
均一性でもって加熱することができる。
The invention disclosed in this specification is characterized by implanting hydrogen ions before implanting impurity ions to preheat a sample. By performing the heating by implanting the hydrogen ions, the entire sample can be heated with high uniformity.

【0019】さらに副次的な効果ではあるが、水素イオ
ンの注入を行うことで、最終工程における水素化加熱処
理において、注入された水素原子を水素化のための水素
供給源とすることができ、効果的な水素化を行わすこと
ができる。
As a secondary effect, by implanting hydrogen ions, the implanted hydrogen atoms can be used as a hydrogen supply source for hydrogenation in the hydrogenation heat treatment in the final step. , Effective hydrogenation can be performed.

【0020】水素イオンを注入することにより、試料が
加熱されることを示すデータを図2に示す。図2に示す
のは、ソース及びドレイン領域を形成するために不純物
イオンを注入する前の状態において、試料に対して水素
イオンを注入した際の試料の温度である。
Data showing that the sample is heated by implanting hydrogen ions is shown in FIG. FIG. 2 shows the temperature of the sample when hydrogen ions are implanted into the sample in a state before implanting impurity ions to form the source and drain regions.

【0021】図2を見れば明らかなように水素イオンを
注入することにより、そのドーズ量に比例して試料の温
度は上昇する。
As is apparent from FIG. 2, by implanting hydrogen ions, the temperature of the sample rises in proportion to the dose amount.

【0022】この方法を利用することにより、試料が大
面積を有していてもその全面に対して高い均一性でもっ
て加熱を行うことができる。
By using this method, even if the sample has a large area, heating can be performed with high uniformity over the entire surface.

【0023】この水素イオンの注入による加熱は、不純
物イオンの注入の前に予め行っておくことが重要であ
る。不純物イオンの注入の前に予め試料を加熱しておく
ことにより、不純物イオンの注入による効果やその再現
性を高いものとすることができる。
It is important that the heating by the implantation of hydrogen ions is performed in advance before the implantation of impurity ions. By heating the sample in advance before implanting the impurity ions, the effect of implanting the impurity ions and its reproducibility can be enhanced.

【0024】また、不純物イオンの注入後に必要とされ
る被注入領域のアニールと注入された不純物の活性化に
必要とされるエネルギーを小さくすることができる。具
体的には、不純物イオンの注入後に加熱処理を行うので
あれば、その加熱温度を下げることができる。また、不
純物イオンの注入後にレーザー光の照射によるアニール
を行うのであれば、その照射エネルギー密度や照射回数
を減少させることができる。
Further, it is possible to reduce the energy required for annealing the implanted region and activating the implanted impurities, which is required after the implantation of the impurity ions. Specifically, if the heat treatment is performed after the implantation of the impurity ions, the heating temperature can be lowered. Further, if the annealing by the irradiation of the laser light is performed after the implantation of the impurity ions, the irradiation energy density and the irradiation frequency can be reduced.

【0025】このような効果は、工程の再現性を高め、
また作製工程に用いられる装置(半導体装置の作製装
置)に対する負担を軽減させ、さらにプロセス不良の発
生を低減することに大きな寄与をする。
Such an effect enhances the reproducibility of the process,
In addition, the burden on a device used in a manufacturing process (a semiconductor device manufacturing apparatus) is reduced, and further, the occurrence of process defects is significantly reduced.

【0026】水素イオンの他には、ヘリウム、アルゴ
ン、ハロゲン元素から選ばれた元素のイオンを用いるこ
とができる。これらの加熱のための注入イオンとして
は、半導体材料と結合し半導体特性を損なわないものを
用いる必要がある。
Other than hydrogen ions, ions of an element selected from helium, argon and halogen elements can be used. It is necessary to use, as the implanted ions for heating, those ions that are combined with the semiconductor material and do not impair the semiconductor characteristics.

【0027】例えば、半導体材料として珪素を用いた場
合には、加熱用の注入イオンとして窒素や酸素は利用で
きない。これは、窒化珪素や酸化珪素が形成されてしま
うからである。
For example, when silicon is used as the semiconductor material, nitrogen or oxygen cannot be used as the implantation ions for heating. This is because silicon nitride and silicon oxide are formed.

【0028】本明細書で開示する発明の一つは、半導体
材料を変質させるための不純物イオンを注入する工程に
おいて、当該不純物イオンの注入前に予め水素イオンの
注入により半導体材料を加熱しておくことを特徴とす
る。
[0028] One of the inventions disclosed in this specification is to implant impurity ions for deteriorating the semiconductor material and preheat the semiconductor material by implanting hydrogen ions before implanting the impurity ions. It is characterized by

【0029】不純物イオンの注入により、半導体材料を
変質させる具体的な例としては、申請または実質的に真
性な半導体材料にPまたはN型を付与する不純物を注入
する例を挙げることができる。また、PまたはN型を有
する半導体材料にNまたはP型を付与する不純物を注入
し、その導電型を反転させる場合を挙げることができ
る。
Specific examples of modifying the semiconductor material by implanting impurity ions include implanting an impurity imparting P or N type to an application or substantially intrinsic semiconductor material. Further, a case where an impurity imparting N or P type is injected into a semiconductor material having P or N type and the conductivity type is inverted can be given.

【0030】他の発明の構成は、絶縁表面を有する基板
上に形成された非単結晶珪素薄膜に対して一導電型を付
与する不純物イオンを注入する方法であって、当該不純
物イオンの注入前に予め水素イオンの注入により非単結
晶珪素薄膜を加熱しておくことを特徴とする。
Another structure of the invention is a method of implanting impurity ions imparting one conductivity type into a non-single-crystal silicon thin film formed on a substrate having an insulating surface, before implanting the impurity ions. It is characterized in that the non-single-crystal silicon thin film is heated in advance by implantation of hydrogen ions.

【0031】水素イオンの注入により、予め非単結晶珪
素膜を加熱しておくことにより、後に注入される不純物
イオンの活性化率を高いものとすることができる。ま
た、不純物イオンの注入による効果を高い再現性でもっ
て得ることができる。
By heating the non-single-crystal silicon film in advance by implanting hydrogen ions, it is possible to increase the activation rate of impurity ions implanted later. Further, the effect of implanting the impurity ions can be obtained with high reproducibility.

【0032】一般に非単結晶珪素膜の場合、膜中に欠陥
に起因する多数の準位が形成されている。ここで、水素
イオンを注入することで、後に水素による欠陥のアニー
ルが行われる効果を得ることができる。
Generally, in the case of a non-single crystal silicon film, many levels due to defects are formed in the film. Here, by implanting hydrogen ions, it is possible to obtain an effect of annealing defects by hydrogen later.

【0033】非単結晶珪素薄膜としては、一般にスパッ
タ法や気相法で成膜された珪素膜を出発膜にして得られ
た結晶性珪素膜を挙げることができる。これらの結晶性
珪素膜は、一般に微結晶珪素膜や多結晶珪素膜と称され
ている。
As the non-single crystal silicon thin film, a crystalline silicon film obtained by using a silicon film generally formed by a sputtering method or a vapor phase method as a starting film can be mentioned. These crystalline silicon films are generally called a microcrystalline silicon film or a polycrystalline silicon film.

【0034】水素イオンの注入による試料の加熱は、試
料が250℃以上となるようにすることが好ましい。具
体的な水素イオンのドーズ量としては、2×1016ions
/cm2 以上とすることが好ましい。
The heating of the sample by implantation of hydrogen ions is preferably performed at 250 ° C. or higher. The specific dose of hydrogen ions is 2 × 10 16 ions
/ Cm 2 or more is preferable.

【0035】このドーズ量の限定範囲の基礎付けは、図
3に示すデータにより得られる。図3には、水素イオン
のドーズ量を3×1016ions/cm2 以上とした場合に
OFF電流値が激減することが示されている。
The basis for this limited range of dose is obtained from the data shown in FIG. FIG. 3 shows that the OFF current value drastically decreases when the dose of hydrogen ions is set to 3 × 10 16 ions / cm 2 or more.

【0036】図3からは、水素イオンのドーズ量器2×
1016ions/cm2 以上とすることにより、OFF電流
値を低減できることが結論される。
From FIG. 3, the hydrogen ion dose meter 2 ×
It is concluded that the OFF current value can be reduced by setting 10 16 ions / cm 2 or more.

【0037】また、図2には2×1016ions/cm2
度のドーズ量で水素イオンを注入した場合、試料が25
0℃程度に加熱されることが示されている。
Further, in FIG. 2, when hydrogen ions are implanted at a dose of about 2 × 10 16 ions / cm 2 , the sample is 25
It is shown to be heated to about 0 ° C.

【0038】水素イオンのドーズ量の上限は、プロセス
時間や装置の性能によって制限される。一般には、1×
1018ions/cm2 程度が上限となる。一般には、試料
が耐える温度を上限として水素イオンのドーズ量の上限
を決めればよい。例えば、ゲイト電極としてアルミニウ
ムを利用する場合には、耐熱温度の上限は450℃程度
となる。この温度は、使用する基板の種類等によっても
制限される。
The upper limit of the dose of hydrogen ions is limited by the process time and the performance of the apparatus. Generally 1x
The upper limit is about 10 18 ions / cm 2 . Generally, the upper limit of the dose amount of hydrogen ions may be determined with the upper limit of the temperature that the sample withstands. For example, when aluminum is used as the gate electrode, the upper limit of the heat resistant temperature is about 450 ° C. This temperature is also limited by the type of substrate used.

【0039】[0039]

【実施例】【Example】

〔実施例1〕本実施例では、本明細書で開示する発明を
利用して薄膜トランジスタを作製する例を示す。
[Embodiment 1] In this embodiment, an example of manufacturing a thin film transistor by utilizing the invention disclosed in this specification will be described.

【0040】図1には、1つの薄膜トランジスタを作製
する例が示されているが、実際には数百×数百以上の数
の薄膜トランジスタが数百mm×数百mmの大きさを有
する同一基板上に同時に作製される。
Although FIG. 1 shows an example in which one thin film transistor is manufactured, in practice, several hundreds × several hundreds or more of thin film transistors are formed on the same substrate having a size of several hundreds mm × several hundreds mm. Made simultaneously on top.

【0041】まず、図1(A)に示すようにガラス基板
101上に下地膜102として、酸化珪素膜を3000
Åの厚さに成膜する。この酸化珪素膜の成膜方法はスパ
ッタ法を用いる。
First, as shown in FIG. 1A, a silicon oxide film 3000 is formed as a base film 102 on a glass substrate 101.
The film is formed to a thickness of Å. A sputtering method is used as a method for forming this silicon oxide film.

【0042】次に図示しない非晶質珪素膜をプラズマC
VD法または減圧熱CVD法でもって1000Åの厚さ
に成膜する。図示しない非晶質珪素膜を成膜したら、加
熱処理またはレーザー光の照射、または加熱処理とレー
ザー光の照射とを併用した方法を用いて、図示しない非
晶質珪素膜を結晶化させる。こうして図示しない結晶性
珪素膜を得る。
Next, plasma C is applied to an amorphous silicon film (not shown).
A film is formed to a thickness of 1000 Å by the VD method or the low pressure thermal CVD method. After forming the amorphous silicon film (not shown), the amorphous silicon film (not shown) is crystallized by using heat treatment, laser light irradiation, or a method in which heat treatment and laser light irradiation are used in combination. Thus, a crystalline silicon film (not shown) is obtained.

【0043】次に図示しない結晶性珪素膜をパターニン
グすることにより、薄膜トランジスタの活性層103を
形成する。こうして図1(A)に示す状態を得る。
Next, a crystalline silicon film (not shown) is patterned to form the active layer 103 of the thin film transistor. In this way, the state shown in FIG.

【0044】次にゲイト絶縁膜104として機能する酸
化珪素膜を1000Åの厚さにプラズマCVD法でもっ
て成膜する。
Next, a silicon oxide film functioning as the gate insulating film 104 is formed to a thickness of 1000 Å by the plasma CVD method.

【0045】さらに適当な金属材料またはシリサイド材
料を用いて、ゲイト電極105を形成する。こうして図
1(B)に示す状態を得る。
Further, the gate electrode 105 is formed by using an appropriate metal material or silicide material. Thus, the state shown in FIG. 1B is obtained.

【0046】図1(B)に示す状態を得たら、試料をド
ーピング装置内に配置する。ここでは、プラズマドーピ
ング法でもって水素イオンの注入をまず行う。そして次
にリンイオンの注入を行う。
After obtaining the state shown in FIG. 1B, the sample is placed in the doping apparatus. Here, hydrogen ions are first implanted by the plasma doping method. Then, phosphorus ions are implanted next.

【0047】まず、ドーピング装置のチャンバー内に水
素ガスを導入し、試料に対して水素イオンの注入を行
う。水素イオンのドーズ量と試料の加熱温度とは図2に
示すような関係にある。
First, hydrogen gas is introduced into the chamber of the doping apparatus, and hydrogen ions are injected into the sample. The dose amount of hydrogen ions and the heating temperature of the sample have a relationship as shown in FIG.

【0048】ここでは、図3に示すOFF電流特性の改
善効果の兼ね合いから試料の加熱温度を約280℃とす
る。即ち、図3に示すように水素イオンのドーズ量を3
×1016ions/cm2 とする。
Here, the heating temperature of the sample is set to about 280 ° C. in consideration of the effect of improving the OFF current characteristics shown in FIG. That is, as shown in FIG. 3, the dose of hydrogen ions is set to 3
× 10 16 ions / cm 2 .

【0049】こうして水素イオンのドーピングを行うこ
とによって、図1(C)の状態にある試料を加熱する。
この加熱によって、試料全体は均一に加熱される。
By performing the hydrogen ion doping in this manner, the sample in the state of FIG. 1C is heated.
This heating uniformly heats the entire sample.

【0050】そしてドーピングガスをフォスフィン(P
3 )に切り換え、引き続いてPイオンの注入を行う。
この際、注入されるリンイオンや、フォスフィンが分解
されることによって生成される水素イオンの注入によっ
て試料は自然に加熱される。
Then, the doping gas is phosphine (P
H 3 ), and then P ion implantation is performed.
At this time, the sample is naturally heated by the implantation of the implanted phosphorus ions and the hydrogen ions generated by the decomposition of phosphine.

【0051】本実施例で特徴とするのは、このリンイオ
ンの注入の際に行われる加熱の前に予め水素イオンの注
入による加熱を行っておくことである。
The feature of this embodiment is that the heating by the implantation of hydrogen ions is carried out in advance before the heating carried out at the implantation of the phosphorus ions.

【0052】リンのドーズ量に関しては、薄膜トランジ
スタの必要とする特性に鑑み決定すればよい。
The dose of phosphorus may be determined in consideration of the characteristics required of the thin film transistor.

【0053】図1(D)に示すリンイオンのドーピング
を行うことで、ソース領域108、チャネル形成領域1
09、ドレイン領域110が自己整合的に形成される。
By performing phosphorus ion doping shown in FIG. 1D, the source region 108 and the channel formation region 1 are formed.
09, the drain region 110 is formed in a self-aligned manner.

【0054】なお、Pチャネル型を作製するのであれ
ば、上記の図1(D)に示す工程において、B(ボロ
ン)イオンを注入すればよい。
If a P-channel type is to be manufactured, B (boron) ions may be implanted in the step shown in FIG.

【0055】図1(D)に示す不純物イオンのドーピン
グが終了したら、レーザー光の照射を行う。このレーザ
ー光の照射を行うことにより、不純物イオンの衝撃によ
って損傷した領域のアニールと注入された不純物イオン
の活性化とを行う。レーザー光としては、波長248n
mを有するKrFエキシマレーザーを用いればよい。
After the doping of impurity ions shown in FIG. 1D is completed, laser light irradiation is performed. By irradiating this laser beam, the region damaged by the impact of the impurity ions is annealed and the implanted impurity ions are activated. Laser light has a wavelength of 248n
A KrF excimer laser having m may be used.

【0056】このレーザー光の照射によるアニールは、
従来行われたものに比較して、より低エネルギーで必要
とする効果を上げることができる。これは、図1(C)
の水素イオンの注入を行うことによって、図1(D)の
不純物イオンの注入時において、不純物イオンの活性化
率を高めることができ、また不純物イオンの衝撃による
損傷(ソース/ドレイン領域の損傷)を低減できるから
である。
The annealing by the irradiation of the laser light is
The required effect can be enhanced with lower energy as compared with the conventional method. This is shown in Figure 1 (C).
By implanting the hydrogen ions of the above, the activation rate of the impurity ions can be increased at the time of implanting the impurity ions of FIG. This is because it is possible to reduce

【0057】次に層間絶縁膜111をプラズマCVD法
でもって成膜する。層間絶縁膜111としては、窒化珪
素膜と酸化珪素膜との積層膜を用いることができる。ま
た、窒化珪素膜または酸化珪素膜と樹脂膜との積層膜を
用いることができる。
Next, the interlayer insulating film 111 is formed by the plasma CVD method. As the interlayer insulating film 111, a stacked film of a silicon nitride film and a silicon oxide film can be used. Alternatively, a stacked film of a silicon nitride film or a silicon oxide film and a resin film can be used.

【0058】層間絶縁膜111を成膜したら、コンタク
トホールの形成を行い、ソース電極112とドレイン電
極113の形成を行う。これらの電極は、チタン膜とア
ルミニウム膜とチタン膜との積層膜で構成する。
After forming the interlayer insulating film 111, a contact hole is formed and a source electrode 112 and a drain electrode 113 are formed. These electrodes are composed of a laminated film of a titanium film, an aluminum film and a titanium film.

【0059】こうして図1(E)に示す状態を得る。図
1(E)に示す状態を得たら、350℃で5%の水素雰
囲気中において、1時間の加熱処理を行う。この工程に
おいて、先の(C)に示す工程において注入された水素
イオンが活性化され、活性層中に存在する欠陥のアニー
ルに寄与することとなる。なお、水素は不活性気体(例
えば窒素)で所定の濃度にまで希釈する。
Thus, the state shown in FIG. 1 (E) is obtained. After obtaining the state shown in FIG. 1E, heat treatment is performed at 350 ° C. in a 5% hydrogen atmosphere for 1 hour. In this step, the hydrogen ions implanted in the step shown in (C) above are activated and contribute to the annealing of defects existing in the active layer. In addition, hydrogen is diluted with an inert gas (for example, nitrogen) to a predetermined concentration.

【0060】なお、従来においては、上記の水素熱処理
は水素100%、あるいは50%以上の高い水素濃度の
雰囲気で行われていた。これは、そのような高濃度にし
なければ、水素熱処理の効果が得られなかったからであ
る。
Conventionally, the above-mentioned hydrogen heat treatment has been performed in an atmosphere having a high hydrogen concentration of 100% or 50% or more. This is because the effect of hydrogen heat treatment could not be obtained unless such a high concentration was used.

【0061】しかし、本実施例の場合は図1(C)に示
す工程において注入された水素イオンが上記水素化工程
において利用される(水素供給源となる)ので、雰囲気
の水素濃度を下げることができる。
However, in the case of this embodiment, the hydrogen ions implanted in the step shown in FIG. 1C are used in the above hydrogenation step (become a hydrogen supply source), so the hydrogen concentration in the atmosphere should be lowered. You can

【0062】このことにより、水素を高濃度に含んだ雰
囲気を350℃(あるいはそれ以上の温度)という高温
にすることを避けることができる。これは、プロセスの
安全性を向上させる上で非常に有用なこととなる。
As a result, it is possible to avoid raising the atmosphere containing hydrogen at a high concentration to a high temperature of 350 ° C. (or higher). This will be very useful in improving the safety of the process.

【0063】こうして薄膜トランジスタを完成させる。
このようにして得られた薄膜トランジスタの特性は、図
1(C)で行われる水素イオンの注入におけるドーズ量
に大きく依存する。
Thus, the thin film transistor is completed.
The characteristics of the thin film transistor thus obtained largely depend on the dose amount in the hydrogen ion implantation performed in FIG.

【0064】図3に水素イオンのドーズ量と完成した薄
膜トランジスタのドレイン電流との関係を示す。
FIG. 3 shows the relationship between the dose of hydrogen ions and the drain current of the completed thin film transistor.

【0065】図3を見れば明らかなようにOFF電流の
値は、水素イオンのドーズ量を3×1016cm-3以上と
した場合に大きく低下する。この際、ON電流値も減少
するが、その割合はあまり小さい。
As is apparent from FIG. 3, the value of the OFF current drops significantly when the dose amount of hydrogen ions is set to 3 × 10 16 cm -3 or more. At this time, the ON current value also decreases, but the ratio is too small.

【0066】図3からは、OFF電流値の低減には、水
素イオンのドーズ量を2×1016cm-3以上とすること
が効果的であることが分かる。よって、図2からOFF
電流値の低減には、水素イオンの注入によって試料を2
50℃程度以上に加熱することが有効であることが結論
される。
From FIG. 3, it can be seen that it is effective to reduce the OFF current value by setting the dose amount of hydrogen ions to 2 × 10 16 cm −3 or more. Therefore, it is turned off from FIG.
To reduce the current value, the sample is
It is concluded that heating above 50 ° C is effective.

【0067】本実施例に示す作製工程によって得られた
薄膜トランジスタの特性を図9(B)及び図10(B)
に示す。図9及び図10の水素ドーピングのあり/な
し、というのは、図1(C)に示す水素イオンの注入を
行ったか、行わなかったかということである。
The characteristics of the thin film transistor obtained by the manufacturing process shown in this embodiment are shown in FIGS. 9B and 10B.
Shown in The presence / absence of hydrogen doping in FIGS. 9 and 10 means whether or not the hydrogen ion implantation shown in FIG. 1C was performed.

【0068】図9(A)と図9(B)とを比較すれば明
らかなように、Nチャネル型の薄膜トランジスタの場
合、図1(C)に示す水素イオンの注入を行うことによ
り、素子毎の特性のバラツキを抑制し、さらにOFF電
流特性を改善できる。
As is clear from comparison between FIGS. 9A and 9B, in the case of an N-channel thin film transistor, hydrogen ion implantation shown in FIG. It is possible to suppress the variation in the characteristics of, and further improve the OFF current characteristics.

【0069】また、図10(A)と図10(B)とを比
較すれば明らかなように、Pチャネル型の薄膜トランジ
スタの場合、図1(C)に示す水素イオンの注入を行う
ことにより、やはり素子毎の特性のバラツキを抑制し、
さらにOFF電流特性を改善できる。
Further, as is clear from comparison between FIGS. 10A and 10B, in the case of a P-channel thin film transistor, by implanting hydrogen ions shown in FIG. 1C, After all, we suppress the variation in the characteristics of each element,
Further, the OFF current characteristic can be improved.

【0070】〔実施例2〕本実施例は、本明細書に開示
する発明に利用されるイオン注入を行う装置に関する。
図4にイオン注入を行う装置の概要を示す。この装置
は、プラズマドーピング装置と称される形式を有してい
る。
[Embodiment 2] This embodiment relates to an ion implantation apparatus used in the invention disclosed in this specification.
FIG. 4 shows an outline of an apparatus for performing ion implantation. This apparatus has a type called a plasma doping apparatus.

【0071】図4に示すプラズマドーピング装置は、気
密性を有する筐体215で構成されている。装置には、
必要とする減圧状態を得るための排気系218が配置さ
れている。
The plasma doping apparatus shown in FIG. 4 comprises a housing 215 having airtightness. The equipment includes
An exhaust system 218 for arranging the required reduced pressure state is arranged.

【0072】ドーピングはドーピングガスを高周波エネ
ルギーによってイオン化させ、このイオン化したイオン
を電気的に加速し試料に注入することによって行われ
る。
The doping is carried out by ionizing the doping gas by high frequency energy and electrically accelerating the ionized ions to inject them into the sample.

【0073】ガス導入系200から導入されるドーピン
グガスは、ガス放出口206から207の領域に均一性
良く放出され、そこでイオン化される。
The doping gas introduced from the gas introduction system 200 is uniformly emitted to the regions of the gas emission ports 206 to 207 and ionized there.

【0074】207の領域では、一対の電極206と2
02との間で高周波放電が行われ、ドーピングガスが分
解するとともにイオン化される。この高周波放電は、高
周波電源211からインピーダンスマッチング装置21
0を介して供給される高周波電力によって行われる。
In the region 207, a pair of electrodes 206 and 2
A high-frequency discharge is performed between the two and the doping gas is decomposed and ionized. This high-frequency discharge is generated by the high-frequency power source 211 from the impedance matching device 21.
It is performed by the high frequency power supplied via 0.

【0075】イオン化されたドーパントイオンは、引出
し電極202によって加速領域220に引き出される。
そして引出し電極202によって加速領域220に引き
出されたドーパントイオンは加速電極203によって加
速される。また、減速電極208において必要とする注
入エネルギー(加速電圧)に調整される。
The ionized dopant ions are extracted to the acceleration region 220 by the extraction electrode 202.
Then, the dopant ions extracted to the acceleration region 220 by the extraction electrode 202 are accelerated by the acceleration electrode 203. Further, the injection energy (acceleration voltage) required for the deceleration electrode 208 is adjusted.

【0076】なお、各電極は209で示される電極を基
準として電位が設定される。
The potential of each electrode is set with reference to the electrode indicated by 209.

【0077】加速領域220で加速されたドーパントイ
オンは、試料216に所定の加速電圧でもって注入され
る。なお、注入の均一性を高めるために試料216を載
せたステージ217は回転する機構を有している。
The dopant ions accelerated in the acceleration region 220 are implanted into the sample 216 with a predetermined acceleration voltage. The stage 217 on which the sample 216 is placed has a rotating mechanism in order to improve the uniformity of injection.

【0078】219で示すのは、イオン電流を計測する
ための電流計である。この電流計219で計測されるイ
オン電流に基づいて試料216に注入されるイオンの量
を計測することができる。
Reference numeral 219 is an ammeter for measuring the ion current. The amount of ions injected into the sample 216 can be measured based on the ion current measured by the ammeter 219.

【0079】図4に示す装置において、212で示され
るのが引出し電圧を加えるための電源である。また、2
13で示されるのが減速電圧を加えるための電源であ
る。また、214で示されるのが加速電圧を加えるため
の電源である。
In the apparatus shown in FIG. 4, reference numeral 212 is a power supply for applying a drawing voltage. Also, 2
Reference numeral 13 is a power source for applying a deceleration voltage. Reference numeral 214 is a power supply for applying an acceleration voltage.

【0080】図4に示す装置を用いて、本明細書に開示
する発明を実施するには、まずドーピングガスとして水
素をガス導入系200から導入し、水素イオンの注入を
試料216に対して行う。
In order to carry out the invention disclosed in this specification using the apparatus shown in FIG. 4, hydrogen is first introduced as a doping gas from the gas introduction system 200, and hydrogen ions are implanted into the sample 216. .

【0081】この水素イオンの注入によって、試料は所
定の温度に予備加熱される。次にドーピングガスを所定
のドーパント(リンやボロン)を含んだガスに切替え、
所定のドーパントのドーピングを行う。
By this hydrogen ion implantation, the sample is preheated to a predetermined temperature. Next, switch the doping gas to a gas containing the specified dopant (phosphorus or boron),
Doping with a predetermined dopant is performed.

【0082】なお、所定のドーパントを含んだガスは、
必要とす濃度に水素ガスによって希釈されるのが普通で
ある。
The gas containing the predetermined dopant is
It is usually diluted with hydrogen gas to the required concentration.

【0083】なお、ステージ217内に加熱手段を配置
し、水素イオンの注入による加熱を助長させる構成とし
てもよい。即ち、加熱の均一性を水素イオンの注入によ
って維持し、補助的にステージ217内の加熱手段を利
用する構成としてもよい。
A heating means may be arranged in the stage 217 to promote heating by implantation of hydrogen ions. That is, the uniformity of heating may be maintained by implanting hydrogen ions, and the heating means in the stage 217 may be used supplementarily.

【0084】〔実施例3〕本実施例は、図1に示す薄膜
トランジスタの作製工程において、(D)に示す不純物
イオンの注入後のアニールを加熱処理によって行う例で
ある。一般に不純物イオンの後のアニールを加熱処理に
よって行った場合、所定のアニール効果を得るために
は、その加熱温度を800℃、あるいは900℃以上と
することが必要とされる。
[Embodiment 3] This embodiment is an example in which the annealing after the implantation of the impurity ions shown in (D) is performed by a heat treatment in the manufacturing process of the thin film transistor shown in FIG. Generally, when the annealing after the impurity ions is performed by a heat treatment, the heating temperature is required to be 800 ° C. or 900 ° C. or higher in order to obtain a predetermined annealing effect.

【0085】しかし、図1(C)に示すような水素イオ
ンの注入による予備加熱を行う場合半導体層に注入され
る不純物イオンの活性化率が高く、また不純物イオンの
注入による半導体層の損傷が軽減されるので、上記の不
純物イオンの注入の後に必要とされるアニールの加熱温
度を下げることができる。
However, when preheating is performed by implanting hydrogen ions as shown in FIG. 1C, the activation rate of the impurity ions implanted in the semiconductor layer is high, and the semiconductor layer is not damaged by the implanting of the impurity ions. Since it is mitigated, the heating temperature of the annealing required after the above-mentioned impurity ion implantation can be lowered.

【0086】例えば、図1に示すような結晶性珪素膜を
用いた薄膜トランジスタの作製工程の場合、図1(D)
の後に行う加熱処理の温度を450℃〜600℃程度と
することができる。
For example, in the case of manufacturing a thin film transistor using a crystalline silicon film as shown in FIG.
The temperature of the heat treatment performed after the step can be set to approximately 450 ° C to 600 ° C.

【0087】〔実施例4〕本実施例は、本明細書に開示
する発明を利用してPチャネル型とNチャネル型の薄膜
トランジスタを同時に作製する工程について説明する。
図5以下に本実施例の作製工程を示す。
[Embodiment 4] In this embodiment, a process of manufacturing P-channel and N-channel thin film transistors at the same time by utilizing the invention disclosed in this specification will be described.
The manufacturing process of this embodiment is shown in FIG.

【0088】まず、図5(A)に示すように、ガラス基
板501上に下地膜502として酸化珪化膜をスパッタ
法によって3000Åの厚さに成膜する。次に図示しな
い非晶質珪素膜をプラズマCVD法または減圧熱CVD
法でもって500Åの厚さに成膜する。
First, as shown in FIG. 5A, an oxide silicified film is formed as a base film 502 on a glass substrate 501 by a sputtering method to a thickness of 3000 Å. Next, an amorphous silicon film (not shown) is formed by plasma CVD or low pressure thermal CVD.
Method to form a film with a thickness of 500Å.

【0089】そして加熱処理とレーザー光の照射を行う
ことにより、この非晶質珪素膜を結晶化させ、図示しな
い結晶性珪素膜を得る。さらにこの結晶性珪素膜をパタ
ーニングすることにより、Pチャネル型の薄膜トランジ
スタの活性層503とNチャネル型の薄膜トランジスタ
の活性層504を形成する。
Then, the amorphous silicon film is crystallized by performing heat treatment and laser light irradiation to obtain a crystalline silicon film (not shown). Further, by patterning this crystalline silicon film, an active layer 503 of a P-channel type thin film transistor and an active layer 504 of an N-channel type thin film transistor are formed.

【0090】活性層を形成したら、それを覆うようにゲ
イト絶縁膜505を成膜する。ここでは、ゲイト絶縁膜
505として、プラズマCVD法でもって酸化珪素膜を
1000Åの厚さに成膜する。
After forming the active layer, a gate insulating film 505 is formed so as to cover the active layer. Here, as the gate insulating film 505, a silicon oxide film is formed to a thickness of 1000 Å by the plasma CVD method.

【0091】さらにゲイト電極を構成するために図示し
ないアルミニウム膜をスパッタ法でもって5000Åの
厚さに成膜する。このアルミニウム膜中には、アルミニ
ウムの異常成長を抑制するためにスカンジウムを0.1 重
量%含有させる。そしてこの図示しないアルミニウム膜
の表面に極薄い緻密な膜質を有する陽極酸化膜を形成す
る。(この陽極酸化膜は507と508で示される)
Further, in order to form a gate electrode, an aluminum film (not shown) is formed by sputtering to a thickness of 5000 Å. This aluminum film contains 0.1% by weight of scandium in order to suppress abnormal growth of aluminum. Then, an anodic oxide film having an extremely thin and dense film quality is formed on the surface of the aluminum film (not shown). (This anodized film is shown at 507 and 508)

【0092】この陽極酸化工程は、3%の酒石酸を含ん
だエチレングルコール溶液をアンモニア水で中和したも
のを電解溶液として用いて行われる。陽極酸化はこの電
解中において、アルミウム膜を陽極とし、白金を陰極と
して行う。ここで形成される陽極酸化膜はその膜厚を印
加電圧によって制御することができる。
This anodic oxidation process is carried out by using an ethylene glycol solution containing 3% tartaric acid neutralized with aqueous ammonia as an electrolytic solution. During this electrolysis, anodization is performed using the aluminum film as the anode and platinum as the cathode. The thickness of the anodic oxide film formed here can be controlled by the applied voltage.

【0093】この陽極酸化膜は、後に形成されるレジス
トマスクの密着性を高めるために機能する。
This anodic oxide film functions to enhance the adhesiveness of the resist mask formed later.

【0094】次にレジストマスク509と510を配置
し、アルミニウムでなるパターン506と500を形成
する。(図5(A))
Next, resist masks 509 and 510 are arranged, and patterns 506 and 500 made of aluminum are formed. (FIG. 5 (A))

【0095】図5(A)において、507と508が先
に形成された極薄い緻密な膜質を有する陽極酸化膜であ
る。
In FIG. 5 (A), reference numerals 507 and 508 are the anodic oxide films formed previously and having an extremely thin and dense film quality.

【0096】図5(A)に示す状態を得たら、再度の陽
極酸化を行う。この工程では、電解溶液として3%のし
ゅう酸水溶液を用いる。この工程で形成される電解溶液
は、多孔質状(ポーラス状)を有している。
After obtaining the state shown in FIG. 5A, anodization is performed again. In this step, a 3% oxalic acid aqueous solution is used as the electrolytic solution. The electrolytic solution formed in this step is porous (porous).

【0097】この多孔質状の陽極酸化膜は、緻密な陽極
酸化膜507と508、さらにレジストマスク509と
510とが存在するために511や512で示されるよ
うにアルミニウムパターンの側面に形成される。
This porous anodic oxide film is formed on the side surface of the aluminum pattern as indicated by 511 and 512 due to the presence of dense anodic oxide films 507 and 508 and resist masks 509 and 510. .

【0098】結果としてアルミニウムパターン513の
側面に多孔質状の陽極酸化膜511が形成される。また
アルミニウムパターン514の側面に多孔質状の陽極酸
化膜512が形成される。
As a result, a porous anodic oxide film 511 is formed on the side surface of the aluminum pattern 513. A porous anodic oxide film 512 is formed on the side surface of the aluminum pattern 514.

【0099】この多孔質状の陽極酸化膜511と512
は、その厚さを5000Åとする。この多孔質状の陽極
酸化膜の膜厚は、陽極酸化時間によって制御することが
できる。
The porous anodic oxide films 511 and 512
Has a thickness of 5000Å. The thickness of the porous anodic oxide film can be controlled by the anodic oxidation time.

【0100】ここでアルミニウムパターン513がPチ
ャネル型の薄膜トランジスタのゲイト電極となる。ま
た、アルミニウムパターン514がNチャネル型の薄膜
トランジスタのゲイト電極となる。
Here, the aluminum pattern 513 serves as the gate electrode of the P-channel type thin film transistor. The aluminum pattern 514 serves as a gate electrode of the N-channel type thin film transistor.

【0101】こうして図5(B)に示す状態を得る。次
に専用の剥離液でレジストマスク509と510を除去
する。こうして図5(C)に示す状態を得る。
Thus, the state shown in FIG. 5B is obtained. Next, the resist masks 509 and 510 are removed with a dedicated stripping solution. Thus, the state shown in FIG. 5C is obtained.

【0102】次に緻密な膜質を有する陽極酸化膜を形成
する条件で再度の陽極酸化膜の形成を行う。この工程に
おいては、多孔質状の陽極酸化膜511と512の内部
に電解溶液が侵入するので、図5(D)の515や51
6で示されるように緻密な膜質を有する陽極酸化膜が形
成される。即ち、ゲイト電極513と514を覆うよう
に緻密な陽極酸化膜505と516が形成される。
Next, the anodic oxide film is formed again under the condition that the anodic oxide film having a dense film quality is formed. In this step, since the electrolytic solution penetrates into the porous anodic oxide films 511 and 512, 515 and 51 in FIG.
As shown by 6, an anodic oxide film having a dense film quality is formed. That is, dense anodic oxide films 505 and 516 are formed so as to cover the gate electrodes 513 and 514.

【0103】この陽極酸化膜515と516は、最初の
緻密な陽極酸化膜507や508と一体化してしまう。
この陽極酸化膜515と516の膜厚は1000Åとす
る。この緻密な膜質を有する陽極酸化膜の膜厚の制御は
陽極酸化時の印加電圧の制御で行うことができる。
The anodic oxide films 515 and 516 are integrated with the first dense anodic oxide films 507 and 508.
The film thickness of the anodic oxide films 515 and 516 is 1000 Å. The control of the film thickness of the anodic oxide film having this dense film quality can be performed by controlling the applied voltage during anodic oxidation.

【0104】図5(D)に示す状態を得たら、全面にP
(リン)イオンの注入を行う。この工程において、51
7と519と520と522で示される領域にPイオン
が注入される。(図5(E))
When the state shown in FIG. 5D is obtained, P is applied to the entire surface.
(Phosphorus) ion is implanted. In this process, 51
P ions are implanted in the regions indicated by 7 and 519, 520 and 522. (FIG. 5E)

【0105】この工程においては、Pイオンの注入前に
水素イオンの注入を行い、予め試料を加熱しておく。そ
して試料が加熱された状態においてドーピングガスの切
り換えを行い、Pイオンの注入を行う。
In this step, hydrogen ions are implanted before implanting P ions, and the sample is heated in advance. Then, while the sample is heated, the doping gas is switched and P ions are implanted.

【0106】次に酢酸とリン酸とショウ酸とを混合した
混酸を用いて多孔質状の陽極酸化膜511と512とを
除去する。こうして図6(A)に示す状態を得る。
Then, the porous anodic oxide films 511 and 512 are removed using a mixed acid obtained by mixing acetic acid, phosphoric acid and oxalic acid. Thus, the state shown in FIG. 6A is obtained.

【0107】次に図5(E)におけるドーピングよりも
ライトドーピングの条件で再度Pイオンの注入を行う。
この工程においても予め水素イオンの注入による予備加
熱を行う。(図6(B))
Next, P ions are implanted again under the condition of light doping rather than the doping shown in FIG. 5 (E).
In this step as well, preheating by implanting hydrogen ions is performed in advance. (Fig. 6 (B))

【0108】このPイオンの注入工程によって、523
と525、さらに526と528の領域がN- 型で表記
される弱いN型領域(低濃度不純物領域)となる。ま
た、524と527の領域がPイオンの注入されないI
型の領域となる。なお、524の領域がPチャネル型の
薄膜トランジスタのチャネル形成領域となる。また52
7の領域がNチャネル型の薄膜トランジスタのチャネル
形成領域となる。(図6(B))
This P ion implantation step results in 523
And 525, and regions 526 and 528 are weak N type regions (low concentration impurity regions) represented by N type. Further, the regions 524 and 527 are not implanted with P ions I
It becomes the area of the mold. Note that the region 524 serves as a channel formation region of a P-channel thin film transistor. Also 52
The region 7 serves as a channel formation region of the N-channel thin film transistor. (Fig. 6 (B))

【0109】次にNチャネル型の薄膜トランジスタとな
る領域をレジストマスク529で覆う。そして、B(ボ
ロン)イオンの注入を行う。この工程においては、先に
Pイオンが注入されることによってN型化した領域を反
転させるドーズ量でもってBイオンの注入を行う。(図
6(C))
Next, a region to be an N-channel thin film transistor is covered with a resist mask 529. Then, B (boron) ions are implanted. In this step, B ions are implanted with a dose amount that inverts the N-type region obtained by previously implanting P ions. (Fig. 6 (C))

【0110】この工程においてもBイオンの注入前に予
め水素イオンの注入による予備加熱を行う。水素イオン
の注入による予備加熱の後、ガスをジボラン(B2
6 )に変更して、Bイオンの注入を行う。
Also in this step, preheating is performed by implanting hydrogen ions before implanting B ions. After preheating by hydrogen ion implantation, the gas is replaced with diborane (B 2 H
Change to 6 ) and implant B ions.

【0111】このBイオンの注入工程の結果、P型領域
530、そして領域530よりもさらに強いP型を有す
る領域531と533、領域530と同程度のP型を有
する領域534が自己整合的に形成される。また、チャ
ネル形成領域となる532で示される領域が自己整合的
に形成される。
As a result of this B ion implantation step, the P-type region 530, the regions 531 and 533 having a P-type stronger than the region 530, and the region 534 having a P-type having the same degree as that of the region 530 are self-aligned. It is formed. In addition, the region indicated by 532 which becomes the channel formation region is formed in a self-aligned manner.

【0112】こうして左側のPチャネル型の薄膜トラン
ジスタと右側のNチャネル型の薄膜トランジスタとの原
型が形成される。
Thus, a prototype of the left P-channel thin film transistor and the right N-channel thin film transistor is formed.

【0113】図6(C)に示すBイオンの注入が終了し
たら、レジストマスク529を除去し、図7(A)に示
す状態を得る。そしてレーザー光の照射を行い、不純物
イオンの注入によって損傷した領域のアニールと注入さ
れた不純物イオンの活性化とを行う。
When the implantation of B ions shown in FIG. 6C is completed, the resist mask 529 is removed, and the state shown in FIG. 7A is obtained. Then, laser light irradiation is performed to anneal the region damaged by the implantation of the impurity ions and activate the implanted impurity ions.

【0114】次に層間絶縁膜535として、窒化珪素膜
と酸化珪素膜との積層膜をプラズマCVD法でもって成
膜する。こうして図7(B)に示す状態を得る。
Next, as the interlayer insulating film 535, a laminated film of a silicon nitride film and a silicon oxide film is formed by the plasma CVD method. Thus, the state shown in FIG. 7B is obtained.

【0115】そしてコンタクトホールの形成を行い、チ
タン膜とアルミニウム膜とチタン膜との積層膜でもっ
て、Pチャネル型の薄膜トランジスタのソース電極53
6とドレイン電極527とを形成する。また同時にNチ
ャネル型の薄膜トランジスタのソース電極539とドレ
イン電極528とを形成する。(図7(C))
Then, a contact hole is formed, and the source electrode 53 of the P-channel type thin film transistor is formed by a laminated film of a titanium film, an aluminum film and a titanium film.
6 and the drain electrode 527 are formed. At the same time, a source electrode 539 and a drain electrode 528 of the N-channel thin film transistor are formed. (FIG. 7 (C))

【0116】ここで、Pチャネル型の薄膜トランジスタ
のドレイン電極537とNチャネル型の薄膜トランジス
タのドレイン電極538とを接続すれば、相補型に構成
されたCMOS回路が得られる。
Here, by connecting the drain electrode 537 of the P-channel thin film transistor and the drain electrode 538 of the N-channel thin film transistor, a complementary type CMOS circuit can be obtained.

【0117】図7(C)に示す構成は、Nチャネル型の
薄膜トランジスタのみに低濃度不純物領域526と52
8が形成されている。ここで、ドレイン領域520側の
低濃度不純物領域526が一般にLDD(ライトドープ
ドレイン)領域と称されている。
In the structure shown in FIG. 7C, the low concentration impurity regions 526 and 52 are formed only in the N-channel type thin film transistor.
8 are formed. Here, the low concentration impurity region 526 on the drain region 520 side is generally referred to as an LDD (lightly doped drain) region.

【0118】このLDD領域を配置すると、OFF電流
値の低減、ホットキャリアによる劣化の抑制、移動度の
低下、といった作用が得られる。
By arranging this LDD region, the effects of reducing the OFF current value, suppressing deterioration due to hot carriers, and lowering the mobility can be obtained.

【0119】一般にNチャネル型の薄膜トランジスタと
Pチャネル型の薄膜トランジスタとでは、Nチャネル型
の薄膜トランジスタの劣化は大きく、また移動度が大き
い。
In general, between an N-channel type thin film transistor and a P-channel type thin film transistor, deterioration of the N-channel type thin film transistor is large and mobility is large.

【0120】本実施例に示すような構成を採用すること
で、Nチャネル型の薄膜トランジスタの劣化を抑制さ
せ、さらにその移動度を小さくすることができる。一
方、Pチャネル型の薄膜トランジスタは、低濃度不純物
領域が配置されないので、移動度の低下は無い。従っ
て、全体として、Pチャネル型とNチャネル型の薄膜ト
ランジスタの特性のバラツキを是正することができる。
By adopting the structure shown in this embodiment, it is possible to suppress the deterioration of the N-channel type thin film transistor and further reduce its mobility. On the other hand, in the P-channel type thin film transistor, since the low concentration impurity region is not arranged, the mobility does not decrease. Therefore, as a whole, it is possible to correct the variation in the characteristics of the P-channel type and N-channel type thin film transistors.

【0121】[0121]

【発明の効果】本明細書に開示する発明を利用すること
により、不純物イオンの注入時における加熱を大面積に
わたり均一性よく行うことができる。また、この加熱は
不純物イオンの注入時においてガスの切り換えを行うだ
けでよいので、装置の複雑化や工程の煩雑化を招くこと
がない。
EFFECTS OF THE INVENTION By utilizing the invention disclosed in this specification, heating at the time of implanting impurity ions can be performed uniformly over a large area. Further, this heating does not need to make the apparatus complicated and the process complicated since only the gas is switched at the time of implanting the impurity ions.

【0122】即ち、大面積に対して高い均一性でもっ
て、また高い再現性でもって不純物イオンの注入をコス
トの上昇を抑制した上で行うことができる。
That is, it is possible to perform the impurity ion implantation with high uniformity over a large area and with high reproducibility while suppressing an increase in cost.

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

【図1】 薄膜トランジスタの作製工程を示す図。FIG. 1 illustrates a manufacturing process of a thin film transistor.

【図2】 水素イオンのドーズ量と試料の加熱温度との
関係を示す図。
FIG. 2 is a diagram showing a relationship between a dose amount of hydrogen ions and a heating temperature of a sample.

【図3】 水素イオンのドーズ量とドレイン電流との関
係を示す図。
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a dose amount of hydrogen ions and a drain current.

【図4】 イオン注入を行う装置の概要を示す図。FIG. 4 is a diagram showing an outline of an apparatus for performing ion implantation.

【図5】 薄膜トランジスタの作製工程を示す図。5A to 5C are diagrams illustrating a manufacturing process of a thin film transistor.

【図6】 薄膜トランジスタの作製工程を示す図。6A to 6C are diagrams illustrating a manufacturing process of a thin film transistor.

【図7】 薄膜トランジスタの作製工程を示す図。FIG. 7 illustrates a manufacturing process of a thin film transistor.

【図8】 従来における薄膜トランジスタの作製工程を
示す図。
FIG. 8 is a diagram showing a conventional manufacturing process of a thin film transistor.

【図9】 薄膜トランジスタの特性を示す図。FIG. 9 is a graph showing characteristics of a thin film transistor.

【図10】薄膜トランジスタの特性を示す図。FIG. 10 is a graph showing characteristics of a thin film transistor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 ガラス基板 102 下地膜(酸化珪素膜) 103 活性層(結晶性珪素膜) 104 ゲイト絶縁膜(酸化珪素膜) 105 ゲイト電極 106、107 水素イオンの注入により加熱される領
域 108 ドレイン領域 109 チャネル形成領域 110 ドレイン領域 111 層間絶縁膜 112 ソース電極 113 ドレイン電極 501 ガラス基板 502 下地膜(酸化珪素膜) 503 Pチャネル型の薄膜トランジスタの活
性層(結晶性珪素膜) 504 Pチャネル型の薄膜トランジスタの活
性層(結晶性珪素膜) 505 ゲイト絶縁膜 506、500 ゲイト電極を構成するアルミニウムパ
ターン 507、508 緻密な膜質を有する陽極酸化膜 509、510 レジストマスク 511、512 多孔質状の陽極酸化膜 513 Pチャネル型の薄膜トランジスタのゲ
イト電極 514 Nチャネル型の薄膜トランジスタのゲ
イト電極 515、516 緻密な陽極酸化膜 517 N型不純物領域 518 Pイオンが注入されなかった領域 519 N型不純物領域 520 N型不純物領域(ドレイン領域) 521 Pイオンが注入されなかった領域 522 N型不純物領域(ソース領域) 523、525 低濃度不純物領域 526、528 低濃度不純物領域 524 Pチャネル型の薄膜トランジスタのチ
ャンネル形成領域 527 Nチャネル型の薄膜トランジスタのチ
ャンネル形成領域 529 レジストマスク 530、531 ソース領域 532 チャネル形成領域 533、534 ドレイン領域 535 レジストマスク 536 ソース電極 537 ドレイン電極 539 ソース電極 538 ドレイン電極
101 Glass Substrate 102 Base Film (Silicon Oxide Film) 103 Active Layer (Crystalline Silicon Film) 104 Gate Insulating Film (Silicon Oxide Film) 105 Gate Electrodes 106 and 107 Regions Heated by Hydrogen Ion Implantation 108 Drain Regions 109 Channel Formation Region 110 Drain region 111 Interlayer insulating film 112 Source electrode 113 Drain electrode 501 Glass substrate 502 Base film (silicon oxide film) 503 P-channel thin film transistor active layer (crystalline silicon film) 504 P-channel thin film transistor active layer ( (Crystalline silicon film) 505 Gate insulating film 506, 500 Aluminum pattern forming gate electrode 507, 508 Anodized film having a dense film quality 509, 510 Resist mask 511, 512 Porous anodized film 513 P-channel type Thin film Gate electrode of transistor 514 Gate electrode of N-channel thin film transistor 515, 516 Dense anodic oxide film 517 N-type impurity region 518 Region where P ions were not implanted 519 N-type impurity region 520 N-type impurity region (drain region) 521 P-ion-implanted region 522 N-type impurity region (source region) 523, 525 Low-concentration impurity region 526, 528 Low-concentration impurity region 524 P-channel thin film transistor channel formation region 527 N-channel thin film transistor channel formation Region 529 Resist mask 530, 531 Source region 532 Channel formation region 533, 534 Drain region 535 Resist mask 536 Source electrode 537 Drain electrode 539 Source electrode 538 Drain electrode

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体材料を変質させるための不純物イオ
ンを注入する工程において、 当該不純物イオンの注入前に予め水素イオンの注入によ
り半導体材料を加熱しておくことを特徴とする半導体装
置の作製方法。
1. A method for manufacturing a semiconductor device, wherein in the step of implanting impurity ions for modifying a semiconductor material, the semiconductor material is heated in advance by implanting hydrogen ions before the impurity ions are implanted. .
【請求項2】半導体材料を変質させるための不純物イオ
ンを注入する工程において、 当該不純物イオンの注入前に予めヘリウム、アルゴン、
ハロゲン元素より選ばれた元素のイオンの注入により半
導体材料を加熱しておくことを特徴とする半導体装置の
作製方法。
2. In the step of implanting impurity ions for altering the semiconductor material, helium, argon, and
A method for manufacturing a semiconductor device, which comprises heating a semiconductor material by implanting ions of an element selected from halogen elements.
【請求項3】請求項1または請求項2において、 不純物イオンの注入により、半導体材料にNまたはP型
を付与することを特徴とする半導体装置の作製方法。
3. A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein N or P type is imparted to the semiconductor material by implanting impurity ions.
【請求項4】絶縁表面を有する基板上に形成された非単
結晶珪素薄膜に対して一導電型を付与する不純物イオン
を注入する方法であって、 当該不純物イオンの注入前に予め水素イオンの注入によ
り非単結晶珪素薄膜を加熱しておくことを特徴とする半
導体装置の作製方法。
4. A method of implanting impurity ions imparting one conductivity type to a non-single-crystal silicon thin film formed on a substrate having an insulating surface, wherein hydrogen ions are implanted in advance before implanting the impurity ions. A method for manufacturing a semiconductor device, which comprises heating a non-single crystal silicon thin film by implantation.
【請求項5】請求項4において、水素イオンの注入によ
り、非単結晶珪素薄膜を250℃以上の温度に加熱する
ことを特徴とする半導体装置の作製方法。
5. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein the non-single crystal silicon thin film is heated to a temperature of 250 ° C. or higher by implanting hydrogen ions.
【請求項6】請求項4において、水素イオンを2×10
16cm-2以上のドーズ量でもって注入することを特徴と
する半導体装置の作製方法。
6. The method according to claim 4, wherein the hydrogen ions are 2 × 10.
A method for manufacturing a semiconductor device, which comprises implanting with a dose amount of 16 cm -2 or more.
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