JPH08330602A

JPH08330602A - 半導体装置の作製方法

Info

Publication number: JPH08330602A
Application number: JP8097478A
Authority: JP
Inventors: Koichiro Tanaka; 幸一郎田中; Hideto Onuma; 英人大沼
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 1995-03-27
Filing date: 1996-03-27
Publication date: 1996-12-13
Anticipated expiration: 2016-03-27
Also published as: JP3539821B2

Abstract

(57)【要約】【目的】珪素の結晶化を助長する金属元素を利用した半
導体装置の特性を向上させる。【解決手段】珪素の結晶化を助長する金属元素であるニ
ッケルを利用して得られた結晶性珪素膜を用いて薄膜ト
ランジスタを構成する場合において、ソース領域１０８
とドレイン領域１０９の作製に際して、ニッケルをゲッ
タリングする元素である燐をイオン注入する。そしてア
ニールを施すことにより、ニッケルのゲッタリングを行
う。例えばＰチャネル型の薄膜トランジスタを形成する
場合において、燐ンと硼素の両方を用いる。この場合、
導電型は硼素で決定し、燐はゲッタリング材料として用
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、非単結晶の結晶性
シリコン膜を有する薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等の絶
縁ゲイト型半導体素子やその他の半導体装置の作製過程
において、結晶性シリコン膜が含んでいる不純物（ Ni
等）の該素子に対する悪影響を極力抑えるためのドーピ
ング技術に関するものである。特に、本発明は、該結晶
性シリコン膜が結晶化触媒元素（ Ni 等）の助けを借り
て形成されている場合に、特に有用である。

【０００２】

【従来の技術】最近、絶縁基板上に、薄膜状の活性層
（活性領域ともいう）を有する絶縁ゲイト型の半導体装
置の研究がなされている。特に、薄膜状の絶縁ゲイト型
のトランジスタ、いわゆる薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）
が熱心に研究されている。薄膜トランジスタは利用する
半導体の材料・結晶状態によって、アモルファスシリコ
ンＴＦＴや結晶性シリコンＴＦＴと言うように区別され
ている。しかしながら、結晶性シリコンとは言っても、
単結晶ではない非単結晶のものである。したがって、こ
れらは非単結晶シリコンＴＦＴと総称される。

【０００３】一般にアモルファス状態の半導体の電界移
動度は小さく、したがって、高速動作が要求されるＴＦ
Ｔには利用できない。また、アモルファスシリコンで
は、Ｐ型の電界移動度は著しく小さいので、Ｐチャネル
型のＴＦＴ（ＰＭＯＳのＴＦＴ）を作製することができ
ない。したがって、Ｎチャネル型ＴＦＴ（ＮＭＯＳのＴ
ＦＴ）と組み合わせて、相補型のＭＯＳ回路（ＣＭＯ
Ｓ）を形成することができない。

【０００４】一方、結晶性半導体は、アモルファス半導
体よりも電界移動度が大きく、したがって、高速動作が
可能である。結晶性シリコンでは、ＮＭＯＳのＴＦＴだ
けでなく、ＰＭＯＳのＴＦＴも同様に得られるのでＣＭ
ＯＳ回路を形成することが可能である。

【０００５】非単結晶の結晶性シリコン膜は、気相成長
法によって得られたアモルファスシリコン膜を長時間適
切な温度（通常は６００℃以上）で熱アニールするか、
レーザー等の強光を照射すること（光アニール）によっ
て得ることができる。

【０００６】熱アニールによる方法に関しては、特開平
６ー２４４１０４に記述されるように、ニッケル、鉄、
コバルト、白金、パラジュウム等の元素（以下、結晶化
触媒元素、または、単に、触媒元素という）がアモルフ
ァスシリコンの結晶化を促進する効果を利用することに
より、通常の場合よりも低温・短時間の熱アニールによ
り結晶性シリコン膜を得ることができる。

【０００７】同様な技術は、他に、特開平６ー３１８７
０１、同６ー３３３９５１等に開示されている。なお、
このような結晶化触媒元素を有するシリコン膜において
は、その後にイオンドーピング法等の手段によってＮ型
やＰ型の不純物イオンを照射・注入することによるソー
ス・ドレイン等の不純物領域を形成した後の不純物元素
の活性化も、従来に比較して低温の熱アニールによって
行うことができることが明らかになっている。（特開平
６ー２６７９８０、同６ー２６７９８９）

【０００８】このような目的には、結晶化触媒元素の濃
度は１×１０¹⁵〜１×１０¹⁹原子／ｃｍ³ とすることが
望ましい。この範囲に達しない低濃度では、結晶化が促
進されず、また、この範囲を越える高濃度ではシリコン
半導体特性に悪影響をもたらしてしまう。なお、この場
合の触媒元素の濃度は、２次イオン質量分析法（ＳＩＭ
Ｓ）によって、分析された最大値として定義される。多
くの場合、触媒元素は膜中において分布を示す。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記結
晶化を助長する触媒元素を含む結晶性シリコンを用いて
作製された半導体装置においては、電界移動度は大きい
ものの、OFF 電流の高い特性の悪いものが多く観察され
る。特に、同一基板上に多数の該半導体装置を形成した
場合、OFF 電流が高いだけでなく、OFF 電流の値が該半
導体装置間で大きくばらつくものが目立ってしまう。

【００１０】OFF 電流が高くなったり、上述のようなば
らつきが生じる原因は、該結晶化を助長する触媒元素に
あると考えられる。即ち、該結晶化を助長する触媒元素
がジャンクションにかかっているのが主な原因ではない
かと推測される。

【００１１】これらのような特性は、特に液晶ディスプ
レイの画素部分を構成するＴＦＴには致命的な欠陥であ
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記結晶化を助長する触
媒元素としてニッケルを導入した結晶性シリコンを用い
て作製された半導体装置のうち、ソース・ドレイン等の
不純物領域を燐で形成したものは、OFF 電流が比較的低
く（１０ｐＡ程度もしくはそれ以下）、かつ上述のよう
なばらつきもほとんどみられなかった。この事実を踏ま
え、燐の持つ特性をよく検討した結果、燐は不純物をゲ
ッタリングする特性を備えていることが報告されている
ことを知るに至った。

【００１３】その報告によると、燐はニッケルに対して
特に高いゲッタリングの機能を示す。その他、銅や鉄と
いった半導体装置に悪影響をもたらすと考えられている
元素も、燐でゲッタリングすることが可能である。これ
らのことから、上述の半導体装置中で燐がニッケルのも
つ特性を何らかの形で中和し、ニッケルのOFF 電流特性
に対する悪影響を抑えていることが推測できる。

【００１４】本発明の第１は、結晶化を助長する触媒元
素を導入した結晶性シリコン膜から成る活性層のソース
・ドレイン領域に燐を含むイオンを、公知のイオンドー
ピング法（プラズマドーピング法ともいう）もしくはイ
オン注入法により注入した後に、熱アニールもしくは光
アニール（もしくはそれら両方）でシリコン膜の結晶性
の改善と不純物の活性化を行うことによって、Ｎ型半導
体装置を得ることを特徴とする。

【００１５】本発明の第２は、結晶化を助長する触媒元
素を導入した結晶性シリコン膜から成る活性層のソース
・ドレイン領域に燐を含むイオンを、公知のイオンドー
ピング法（プラズマドーピング法ともいう）もしくはイ
オン注入法により、注入した後に、さらに燐によってＮ
型化したシリコンにＰ型の不純物を燐と同様の方法で注
入し、熱アニールもしくは光アニール（もしくはそれら
両方）でシリコン膜の結晶性の改善と不純物の活性化を
行うことによって、Ｐ型半導体装置を得ることを特徴と
する。

【００１６】本発明の第３は、結晶化を助長する触媒元
素を導入した結晶性シリコン膜から成る活性層のソース
・ドレイン領域に燐を含むイオンを、公知のイオンドー
ピング法（プラズマドーピング法ともいう）、もしくは
イオン注入法により注入したのち、さらに燐によってＮ
型化したシリコンの所望の部分にＰ型の不純物を燐と同
様の方法で注入し、熱アニールもしくは光アニール（も
しくはそれら両方）でシリコン膜の結晶性の改善と不純
物の活性化を行うことによって、同一基板上に選択的に
Ｎ型半導体装置とＰ型半導体装置とを得ることを特徴と
する。

【００１７】本発明の第４は、結晶化を助長する触媒元
素を導入した結晶性シリコン膜から成る活性層のＬＤＤ
領域とソース・ドレイン領域とに燐を含むイオンを、公
知のイオンドーピング法（プラズマドーピング法ともい
う）もしくはイオン注入法により、注入したのち、熱ア
ニールもしくは光アニール（もしくはそれら両方）でシ
リコン膜の結晶性の改善と不純物の活性化を行うことに
よって、Ｎ型半導体装置を得ることを特徴とする。

【００１８】本発明の第５は、結晶化を助長する触媒元
素を導入した結晶性シリコン膜から成る活性層のＬＤＤ
領域に燐を含むイオンを、公知のイオンドーピング法
（プラズマドーピング法ともいう）もしくはイオン注入
法により、注入したのち、さらにそのＬＤＤ領域とソー
ス・ドレイン領域とにＰ型の不純物を燐と同様の方法で
注入し、熱アニールもしくは光アニール（もしくはそれ
ら両方）でシリコン膜の結晶性の改善と不純物の活性化
を行うことによって、Ｐ型半導体装置を得ることを特徴
とする。

【００１９】本発明の第６は、結晶化を助長する触媒元
素を導入した結晶性シリコン膜から成る活性層のＬＤＤ
領域とソース・ドレイン領域とに燐を含むイオンを、公
知のイオンドーピング法（プラズマドーピング法ともい
う）もしくはイオン注入法により、注入したのち、さら
に燐によってＮ型化したシリコンにＰ型の不純物を燐と
同様の方法で注入し、熱アニールもしくは光アニール
（もしくはそれら両方）でシリコン膜の結晶性の改善と
不純物の活性化を行うことによって、Ｐ型半導体装置を
得ることを特徴とする。

【００２０】本発明の第７は、結晶化を助長する触媒元
素を導入した結晶性シリコン膜から成る活性層におい
て、そのＬＤＤ領域とソース・ドレイン領域とに燐を含
むイオンを、公知のイオンドーピング法（プラズマドー
ピング法ともいう）もしくはイオン注入法により、注入
したのち、さらに燐によってＮ型化したシリコンの所望
の部分にＰ型の不純物を燐と同様の方法で注入し、熱ア
ニールもしくは光アニール（もしくはそれら両方）でシ
リコン膜の結晶性の改善と不純物の活性化を行うことに
よって、同一基板上にＮ型半導体装置とＰ型半導体装置
とを得ることを特徴とする。

【００２１】上記の本発明の第１乃至第７において、結
晶化を助長する触媒元素にはニッケ、白金、コバルト、
鉄、パラジウム等の金属元素を用いればよい。とくに、
シリコンの結晶化を促進する効果が優れている。

【００２２】触媒元素の濃度は、１×１０¹⁵〜１×１０
¹⁹原子／ｃｍ³ の範囲内とすることが好ましい。１×１
０¹⁵原子／ｃｍ³ よりも濃度が低い場合には、結晶化を
助長する効果を得ることができない。また、１×１０¹⁹
原子／ｃｍ³ 以上の高濃度ではシリコンに金属的性質が
表れて、半導体特性が消滅してしまうためである。本明
細書では、シリコン膜中の触媒元素の濃度は２次イオン
質量分析法（ＳＩＭＳ）により分析、測定した値の最大
値として定義される。

【００２３】

【実施例】

〔実施例１〕本実施例では、結晶化を助長する触媒元素
としてニッケルを導入した結晶性シリコン膜に製作途中
のトランジスタを形成し、そのソース・ドレイン領域に
燐を含むイオンを、公知のイオンドーピング法（プラズ
マドーピング法ともいう）により、注入したのち、熱ア
ニールもしくは光アニール（もしくはそれら両方）でシ
リコン膜の結晶性の改善と不純物の活性化を行うことに
よって、高特性のＮ型半導体装置を得る方法を示す。以
下、高特性の半導体装置とはＯＦＦ電流が１０ｐＡ程度
もしくはそれ以下で、素子間の特性のばらつきの小さい
ものを指す。図１に、本実施例の薄膜トランジスタの作
製工程を示す。

【００２４】まず、ガラス基板（本実施例ではコーニン
グ７０５９を用いる）１０１上に厚さ２０００Åの下地
酸化珪素膜１０２と、そのさらに上に厚さ５００Åのア
モルファスシリコン膜１０３をプラズマＣＶＤ法により
連続的に成膜する。そして、１０ｐｐｍの酢酸ニッケル
水溶液をシリコン表面に塗布し、スピンコート法により
図示しない酢酸ニッケル層を形成する。酢酸ニッケル水
溶液には界面活性剤を添加するとよりよい。（図１
（Ａ））

【００２５】そして、５５０℃で４時間の条件で熱アニ
ールすることにより、アモルファスシリコン膜１０３を
結晶化させて、結晶性シリコン膜１０４を得る。このと
き、ニッケルが結晶の核の役割を果たし、アモルファス
シリコン膜１０３の結晶化が促進される。

【００２６】５５０℃、４時間という低温（コーニング
７０５９の歪み点温度以下）、短時間で処理できるのは
ニッケルの作用による。詳細については特開平６ー２４
４１０４に記されている。

【００２７】触媒元素の濃度は、１×１０¹⁵〜１×１０
¹⁹原子／ｃｍ³ の範囲内とすることが好ましい。本実施
例記載のシリコン膜中の触媒元素の濃度は、膜中におけ
る最小値で１×１０¹⁷〜５×１０¹⁸原子／ｃｍ³ であ
り、この値は２次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）により
分析、測定値の最大値で定義されたものである。

【００２８】このようにして得られた結晶性シリコン膜
１０４の結晶性をさらに高めるために、大出力パルスレ
ーザーであるエキシマレーザーを該膜に照射する。本実
施例ではＫｒＦエキシマレーザー（波長２４８ｎｍ、パ
ルス幅３０ｎｓｅｃ）を使用する。レーザーのエネルギ
ー密度は１００ｍＪ／ｃｍ² 〜５００ｍＪ／ｃｍ²の
範囲で該結晶性シリコン膜１０４の結晶性ができるだけ
高くなる値を選択し、照射を行なう。本実施例では、３
７０ｍＪ／ｃｍ² でレーザー照射を行なう。照射対象の
面積が、上記エキシマレーザーのビームサイズを越える
場合、レーザービームを非照射物に対し相対的にずらし
ながら照射を行う。このとき、非照射物の１点に注目す
ると、２〜２０ショットのレーザー光が照射されるよう
にする。また、レーザー照射時の基板温度は２００℃と
する。（図１（Ｂ））

【００２９】次に、結晶性シリコン膜１０４を島状にエ
ッチングして、島状シリコン領域１０５を形成する。さ
らに、プラズマＣＶＤ法によって厚さ１２００Åの酸化
珪素膜１０６をゲイト絶縁膜として堆積した。プラズマ
ＣＶＤの原料ガスとしては、ＴＥＯＳと酸素を用いた。
成膜時の基板温度は２５０〜３８０℃、例えば、３００
℃とした。（図１（Ｃ））

【００３０】引き続いて、スパッタ法によって、厚さ３
０００〜８０００Å、例えば６０００Åのアルミニウム
膜（０. １〜２％のシリコンを含む）を堆積して、エッ
チングして、ゲイト電極１０７を形成する。（図１
（Ｃ））

【００３１】次に、イオンドーピング法によって、島状
シリコン領域１０５にゲイト電極１０７をマスクとして
燐イオンを注入する。ドーピングガスとして、水素で１
〜１０％に希釈されたフォスフィン（ＰＨ₃ ）を用い
る。加速電圧は６０〜９０ｋＶ、例えば８０ｋＶ、ドー
ズ量は１×１０¹³〜８×１０¹⁵原子／ｃｍ³ ^:例えば、
２×１０¹⁴原子／ｃｍ³ とする。この条件において、燐
イオンは３×１０¹⁹原子／ｃｍ³ の濃度で島状シリコン
領域１０５に添加される。この結果、Ｎ型の不純物領域
１０８（ソース）、１０９（ドレイン）が形成される。
（図１（Ｄ））

【００３２】本発明人の経験によるとＮ型もしくはＰ型
の導電性を付与する不純物のシリコン領域中の濃度は３
×１０¹⁹〜１×１０²¹原子／ｃｍ³ の範囲に入っている
とよい。イオンドーピング時の基板温度は室温とする。

【００３３】そして、ドーピングされた燐を活性化し、
かつ燐にニッケルのゲッタリングを行わせるために、Ｋ
ｒＦエキシマレーザーを用いて光アニールを行なう。レ
ーザーのエネルギー密度は１００〜３５０ｍＪ／ｃｍ
³ 、例えば、２５０ｍＪ／ｃｍ³ とする。照射対象の面
積が、上記エキシマレーザーのビームサイズを越える場
合、レーザービームを非照射物に対し相対的にずらしな
がら照射を行う。このとき、非照射物の１点に注目する
と、２〜２０ショットのレーザー光が照射されるように
する。また、レーザー照射時の基板温度は２００℃とす
る。その後、窒素雰囲気中で２時間、３５０℃の熱アニ
ールを行う。本工程では、光アニールと熱アニールとの
両方を行うが、どちらか片方だけ行ってもよい。（図１
（Ｅ））

【００３４】続いて、厚さ６０００Åの酸化珪素膜１１
０を層間絶縁物としてプラズマＣＶＤ法によって形成
し、これにコンタクトホールを開孔する。そして、金属
材料、例えば、チタンとアルミニウムの多層膜を成膜
し、パターニングして、ＴＦＴのソース、ドレインの電
極・配線１１１、１１２を形成する。最後に、１気圧の
水素雰囲気で２００〜３５０℃の熱アニールを行う。
（図１（Ｆ））

【００３５】〔実施例２〕本実施例では、結晶化の触媒
元素としてニッケルを導入した結晶性シリコン膜を利用
したトランジスタの製作工程において、そのソース・ド
レイン領域に燐を含むイオンを、公知のイオンドーピン
グ法（プラズマドーピング法ともいう）により、注入
し、さらにＰ型の不純物イオン（本実施例では硼素を含
むイオン）を注入した後、熱アニールもしくは光アニー
ル（もしくはそれら両方）でシリコン膜の結晶性の改善
と不純物の活性化を行うことによって、高特性のＰ型半
導体装置を得る方法を示す。

【００３６】本実施例は実施例１の工程にＰ型の不純物
イオン（本実施例では硼素を含むイオン）をソース・ド
レイン領域に注入する工程を加えればよい。この工程は
図１（Ｃ）に示す燐イオンをドーピングした後に、又は
燐イオンをドーピングする前に実施すればよい。以下、
追加されるＰ型の不純物イオンのドーピング工程に関し
てのみ記述する。

【００３７】本実施例では、シリコン領域にゲイト電極
をマスクとしてＰ型の不純物イオンとして硼素を注入す
る。ドーピングガスとして、水素で５％に希釈されたジ
ボラン（Ｂ２Ｈ６）を用いる。加速電圧は６０〜９０ｋ
Ｖ、例えば８０ｋＶ、ドーズ量は１×１０¹³〜８×１０
¹⁵原子／ｃｍ³ 、例えば、４×１０¹⁴原子／ｃｍ³ とす
る。

【００３８】なお、本工程によりソース・ドレイン領域
に注入された硼素の該領域中の密度の最大値から、燐の
該領域中のそれを引いた密度が３×１０¹⁹〜１×１０²¹
原子／ｃｍ³ となるようにドーズ量を調節する。イオン
ドーピング時の基板温度は室温とする。この結果、Ｐ型
の不純物領域１０８（ソース）、１０９（ドレイン）が
形成される。

【００３９】本実施例では、Ｐ型のＴＦＴを作製する際
に、結晶性シリコン膜から成る活性層に、硼素のような
Ｐ型の導電性を付与する不純物のみでなく、ニッケル及
び燐を添加するようにしたため、ニッケルの触媒作用に
より、低温・短時間で結晶性の優れたシリコン膜を得る
ことができると共に、燐により不要となったニッケルを
ゲッタリングすることができるため、電気的な特性が優
れ、かつ素子ごとに特性のばらつきの少ないＴＦＴを作
製することができる。

【００４０】〔実施例３〕本実施例では、結晶化を助長
する触媒元素としてニッケルを導入した結晶性シリコン
膜に製作途中のトランジスタを複数個形成し、そのソー
ス・ドレイン領域に燐を含むイオンを、公知のイオンド
ーピング法（プラズマドーピング法ともいう）により、
注入し、さらにＰ型の不純物イオン（本実施例では硼素
を含むイオン）を選択的に注入して、同一基板上に高特
性のＮ型半導体装置とＰ型半導体装置と作り分ける方法
を示す。

【００４１】図２は本実施のＴＦＴの作製工程図であ
り、ＣＭＯＳ型のＴＦＴの作製工程を示す。まず、図２
（Ａ）に示すように、ガラス基板（コーニング１７３
７）２０１上に、モノシランと一酸化二窒素を原料とす
るプラズマＣＶＤ法によって、下地膜となる酸化珪素膜
２０２を１０００〜５０００Å、例えば、２０００Åの
厚さに成膜する。さらに、モノシランを原料とするプラ
ズマＣＶＤ法によって厚さ１０００Åのアモルファスシ
リコン膜２０３を成膜する。

【００４２】次に、非晶質珪素膜２０３の表面に過酸化
水素水によって図示しない酸化珪素膜をごく薄く形成す
る。次に、１〜３０ｐｐｍ、例えば、１０ｐｐｍのニッ
ケルを含有した酢酸塩溶液をスピンコート法により塗布
して、乾燥して、ニッケルを含有する触媒層２０４を形
成する。（図２（Ａ））

【００４３】その後、窒素雰囲気で５５０℃、４時間の
アニールを施すことにより、非晶質珪素膜２０３の結晶
化をおこなった。この際には、ニッケルは非晶質珪素膜
２０３から下地の酸化珪素膜２０２へ移動し、上から下
へと結晶化が進行する。

【００４４】上記アニールによる結晶化工程の後、Ｘｅ
Ｃｌレーザー（波長３０８ｎｍ）を照射して、結晶化さ
れたシリコン膜の結晶性をさらに向上させる。

【００４５】次に、図２（Ｂ）に示すように、結晶化さ
れたシリコン膜を島状にエッチングして、島状のシリコ
ン領域２０５、２０６をそれぞれ形成する。その後、モ
ノシランと一酸化二窒素を原料とするプラズマＣＶＤ法
によって、厚さ１０００Åの酸化珪素膜２０７をゲイト
絶縁膜として成膜する。

【００４６】引き続いて、スパッタ法によって、厚さ３
０００〜８０００Å、例えば４０００Åのアルミニウム
膜（０．１〜２％のスカンジウムを含む）を成膜して、
エッチングして、ゲイト電極２０８、２０９を形成し
た。

【００４７】次に、図２（Ｃ）に示すように、イオンド
ーピング法によって、島状シリコン領域２０８、２０９
それぞれにゲイト電極２０９、２１０をマスクとして、
自己整合的に燐イオンをドーピングする。ドーピングガ
スとして、水素で１〜１０％に希釈されたフォスフィン
（ＰＨ₃ ）を用いる。加速電圧は６０〜９０ｋＶとし、
ドーズ量は１×１０¹³〜８×１０¹⁵原子／ｃｍ³ とすれ
ばよい。本実施例では、加速電圧を８０ｋＶとし、２×
１０¹⁴原子／ｃｍ³ とする。この条件において、燐イオ
ンが３×１０¹⁹原子／ｃｍ³ の濃度で島状シリコン領域
２０８、２０９それぞれに添加されて、Ｎ型の不純物領
域２１０〜２１３が形成される。

【００４８】次に、図２（Ｄ）に示すように、公知のフ
ォトレジスト法により、Ｎ型のＴＦＴとなる領域をレジ
ストのマスク２１４で被覆する。この状態で、イオンド
ーピング法により、ゲイト電極２０９をマスクにして、
島状シリコン領域２０６にＰ型の不純物イオンを添加す
る。本実施例では、硼素を添加する。ドーピングガスと
して、水素で５％に希釈されたジボラン（Ｂ₂ Ｈ₆ ）を
用いる。加速電圧は６０〜９０ｋＶとし、ドーズ量は１
×１０¹³〜８×１０¹⁵原子／ｃｍ³ とすればよい。本実
施例では、加速電圧は８０ｋＶとし、ドーズ量を４×１
０¹⁴原子／ｃｍ³ とする。この結果、島状シリコン領域
２０６において、Ｎ型の不純物領域２１２、２１３の導
電型が反転して、Ｐ型の不純物領域２１５（ソース）、
２１６（ドレイン）が形成される。他方、レジストのマ
スク２１４で被覆された不純物領域２１０、２１１の導
電型はＮ型のまま保存される。

【００４９】なお、この工程において、ソース・ドレイ
ン領域２１５、２１６中の硼素の密度の最大値から、燐
の該領域中のそれを引いた密度が３×１０¹⁹〜１×１０
²¹原子／ｃｍ³ となるようにドーズ量を調節する。ま
た、イオンドーピング時の基板温度は室温とする。

【００５０】また、本実施例では、燐イオンを添加した
後に、硼素を添加するようにしたが、先に、硼素を添加
してから、燐イオンを添加するようにしてもよい。この
場合は、先ず、図２（Ｄ）に示すように、Ｎ型ＴＦＴの
領域をレジストのマスク２１４で被覆して、硼素イオン
を添加する。そして、レジストのマスク２１４を除去し
た後に、燐イオンを添加すればよい。

【００５１】次に、レジストのマスク２１４を除去した
後に、図２（Ｅ）に示すように、レーザーアニールによ
り、添加された不純物の活性化させると共に、ドーピン
グ工程により損傷された島状シリコン領域２０５、２０
６の結晶性を回復させる。本実施例では、Ｎ型の不純物
領域２１０、２１１及びＰ型の不純物領域２１５、２１
６に燐が３×１０¹⁹原子／ｃｍ³ の濃度添加されている
ため、レーザーを照射することにより、燐によりニッケ
ルがゲッタリングされる。レーザー光としては、ＫｒＦ
エキシマレーザー（波長２４８ｎｍ）を用いる。ニッケ
ルを効果的にゲッタリングするためには、レーザー光の
照射条件はエネルギー密度が２００〜４００ｍＪ／ｃｍ
² 、例えば２５０ｍＪ／ｃｍ² とするとよい。また、一
か所につき２〜２０ショットのレーザー光が照射される
ようにするとよい。レーザー光の照射時の基板温度は２
００℃する。

【００５２】レーザーアニールの後に、窒素雰囲気中で
２時間、３５０℃の温度で熱アニールする。なお、本実
施例では、レーザーアニール、熱アニール双方を行うよ
うにしたが、レーザーアニール、熱アニールのいずれか
一方を行うようにすればよい。

【００５３】続いて、図２（Ｆ）に示すように、厚さ６
０００Åの酸化珪素膜２１６を層間絶縁物としてプラズ
マＣＶＤ法によって形成する。そして、層間絶縁物２１
６にコンタクトホールを形成して、金属材料、例えば、
チタン膜とアルミニウム膜の積層膜によってＮ型ＴＦ
Ｔ、Ｐ型ＴＦＴの電極・配線２１７〜２２１を形成す
る。最後に、３５０℃の水素雰囲気中で、２時間熱処理
を行う。（図２（Ｆ））

【００５４】以上の工程を経て、Ｎ型ＴＦＴ、Ｐ型ＴＦ
Ｔを相補的に組み合わせされたＣＭＯＳ型のＴＦＴが完
成する。

【００５５】〔実施例４〕本実施例では、結晶化を助
長する触媒元素としてニッケルを導入した結晶性シリコ
ン膜を利用して、ＬＤＤ構造の薄膜トランジスタを作製
する場合において、ソース・ドレイン領域と、ＬＤＤ領
域とに燐を含むイオンを、公知のイオンドーピング法
（プラズマドーピング法ともいう）により、注入したの
ち、熱アニールもしくは光アニール（もしくはそれら両
方）でシリコン膜の結晶性の改善と不純物の活性化を行
うことによって、高特性のＮ型半導体装置を得る方法を
示す。

【００５６】結晶性シリコン膜の形成までは、実施例１
で示した方法で行う。その後、公知のＬＤＤ構造をもつ
薄膜トランジスタを公知の方法にて形成する。ソース・
ドレイン領域およびＬＤＤ領域の活性化は実施例１記載
の方法に従う。図３にサイドウォールを有するＬＤＤ構
造のＴＦＴを示す。

【００５７】図３に示すように、ソース／ドレイン領域
３０１とチャネル領域の間には、ソース／ドレイン領域
よりも不純物濃度が低い低濃度不純物領域３０２が形成
されている。とくに、ドレイン側の低濃度不純物領域３
０２をＬＤＤ領域という。

【００５８】本実施例では、ソース／ドレイン領域３０
１には、燐が１×１０²⁰〜１×１０²¹原子／ｃｍ³ ほど
注入されている。また、低濃度不純物領域３０２には、
燐が４×１０¹⁶〜７×１０¹⁷原子／ｃｍ³ ほど注入され
ている。これらの値でドーピングを行うと、燐により不
要となったニッケルを効果的にゲッタリングすることが
できるため、素子間で特性のばらつきが少なく、ＯＦＦ
電流の低いＴＦＴを得ることができる。

【００５９】〔実施例５〕本実施例では、結晶化の触媒
元素としてニッケルを導入した結晶性シリコン膜を使用
して、ＬＤＤ構造の薄膜トランジスタを作製する場合
に、そのＬＤＤ領域に燐を含むイオンを、公知のイオン
ドーピング法（プラズマドーピング法ともいう）によ
り、注入したのち、さらにソース・ドレイン領域とＬＤ
Ｄ領域とにＰ型の不純物イオンを注入し、その後、熱ア
ニールもしくは光アニール（もしくはそれら両方）でシ
リコン膜の結晶性の改善と不純物の活性化を行うことに
よって、高特性のＰ型半導体装置を得る方法を示す。

【００６０】工程は実施例４とほぼ同様である。異なる
点は、ＬＤＤ領域（２１５・２１６）には、燐と共に、
燐の濃度を越える濃度で、３×１０¹⁷〜３×１０¹⁸原子
／ｃｍ³ 硼素が添加されて、ＬＤＤ領域がＮ型からＰ型
に反転している。なお、ＬＤＤ領域中の硼素の濃度は３
×１０¹⁷〜３×１０¹⁸原子／ｃｍ³ とする。また、ソー
ス（３１２）・ドレイン（３１３）領域には、燐の代わ
りに、硼素が３×１０¹⁹〜１×１０²¹原子／ｃｍ³ ほど
注入されて、Ｎ型の導電性を示す。

【００６１】ＬＤＤ領域添加される燐の濃度はゾース／
ドレイン領域に添加される燐の濃度よりも２〜４桁程度
小さいため、ＬＤＤ領域をＮ型からＰ型に反転させる際
には、硼素のドーズ量をゾース／ドレイン領域の導電性
を反転させるよりも小さくすることができる。なお、Ｌ
ＤＤ領域をＮ型からＰ型に反転させるためには、ＬＤＤ
領域に注入された硼素の該領域中の密度の最大値から燐
の該領域中のそれを引いた密度が３×１０¹⁷〜３×１０
¹⁸原子／ｃｍ³ となるように調節する。

【００６２】本実施例では、Ｐ型のＴＦＴを作製する際
に、結晶性シリコン膜から成る活性層に、硼素のような
Ｐ型の導電性を付与する不純物のみでなく、ニッケル及
び燐を添加するようにしたため、ニッケルの触媒作用に
より、低温・短時間で結晶性の優れたシリコン膜を得る
ことができると共に、燐により不要となったニッケルを
ゲッタリングすることができるため、電気的な特性が優
れ、かつ素子ごとに特性のばらつきの少ないＴＦＴを作
製することができる。

【００６３】〔実施例６〕本実施例では、結晶化の触媒
元素としてニッケルを導入した結晶性シリコン膜を使用
してＬＤＤ構造の薄膜トランジスタを形成する際に、ソ
ース・ドレイン領域とＬＤＤ領域とに燐を含むイオン
を、公知のイオンドーピング法（プラズマドーピング法
ともいう）により、注入したのち、さらにソース・ドレ
イン領域とＬＤＤ領域とにＰ型の不純物イオンを注入
し、その後、熱アニールもしくは光アニール（もしくは
それら両方）でシリコン膜の結晶性の改善と不純物の活
性化を行うことによって、高特性のＰ型半導体装置を得
る方法を示す。

【００６４】工程は実施例５とほぼ同様である。異なる
点はソース（２１２）・ドレイン（２１３）領域に、燐
を越える濃度で硼素が３×１０¹⁹〜１×１０²¹原子／ｃ
ｍ³ほど注入されている。また、ＬＤＤ領域（２１５・
２１６）にも、燐を越える濃度で硼素が３×１０¹⁷〜４
×１０¹⁸原子／ｃｍ³ ほど注入されている。このため、
ソース・ドレイン領域、ＬＤＤ領域とがＮ型からＰ型に
移行する。

【００６５】このためには、ソース・ドレイン領域に注
入された硼素の該領域中の密度の最大値から燐の該領域
中のそれを引いた密度が３×１０¹⁹〜１×１０²¹原子／
ｃｍ³ となるように、また、ＬＤＤ領域に注入された硼
素の該領域中の密度の最大値から燐の該領域中のそれを
引いた密度が３×１０¹⁷〜３×１０¹⁸原子／ｃｍ³ とな
るように、硼素のドーピング条件を決定する。

【００６６】本実施例では、Ｐ型のＴＦＴを作製する際
に、結晶性シリコン膜から成る活性層に、硼素のような
Ｐ型の導電性を付与する不純物のみでなく、ニッケル及
び燐を添加するようにしたため、ニッケルの触媒作用に
より、低温・短時間で結晶性の優れたシリコン膜を得る
ことができると共に、燐によりニッケルをゲッタリング
することができるため、電気的な特性が優れ、かつ素子
ごとに特性のばらつきの少ないＴＦＴを作製することが
できる。

【００６７】〔実施例７〕本実施例では、Ｎ型薄膜トラ
ンジスタとＰ型薄膜トランジスタとを相補的に組み合わ
せたＣＭＯＳ型薄膜トランジスタを形成する例を示す。
図４に本実施例を示す。まず、上面に下地膜を形成した
ガラス基板（コ−ニング７０５９又は１７３７）４０１
上に、プラズマＣＶＤ法により真性（Ｉ型）のアモルフ
ァスシリコン膜を５００Åの厚さに成膜して、下地膜と
して酸化珪素膜４０２を例えば２０００Åの厚さに成膜
する。

【００６８】次に、アモルファスシリコン膜４０３の表
面をＵＶ酸化法により、酸化して、図示しない酸化膜を
ごく薄く形成する。この酸化膜より、アモルファスシリ
コン膜４０３の表面特性が改善される。次に、スピンコ
ート法により、１〜３０ｐｐｍ、例えば、１０ｐｐｍの
ニッケルを含有した酢酸塩溶液を塗布して、乾燥して、
酢酸ニッケル層４０４を形成する。なお、酢酸ニッケル
層４０４は完全な層を成しているとは限らない。（図４
（Ａ））

【００６９】その後、窒素雰囲気で５５０℃、４時間の
熱アニールを施して、アモルファスシリコン膜４０３を
結晶化する。加熱処理により、酢酸ニッケル層４０４が
分解されて、ニッケル元素が図示しない酸化膜を経て、
アモルファスシリコン膜４０３の表面から下地の酸化珪
素膜４０２へ拡散するに伴って、アモルファスシリコン
膜４０３の結晶成長が進行する。結晶化工程の終了後、
レーザー光を照射して、結晶化されたシリコン膜の結晶
性をさらに向上さてもよい。

【００７０】なお、ニッケル等の金属元素が１×１０¹⁹
原子／ｃｍ以上の高濃度で結晶化されたシリコン膜中
に存在していると、シリコンに金属的性質が表れて、半
導体特性が消滅してしまい、また、この濃度が１×１０
¹⁵原子／ｃｍ³ 以下であると、結晶化の効果を得ること
ができない。このため結晶化されたシリコン膜中のニッ
ケルの濃度は、１×１０¹⁵〜１×１０¹⁹原子／ｃｍ³ の
範囲内とする必要がある。そのため、酢酸塩溶液中のニ
ッケル濃度、酢酸塩溶液の塗布条件等を予め決定してお
く。

【００７１】結晶化されたシリコン膜をエッチングし
て、図４（Ｂ）に示すように、島状シリコン領域４０
５、４０６を形成する。島状シリコン領域４０５はＮ型
ＴＦＴの活性層を構成し、他方島状シリコン領域４０６
はＰ型ＴＦＴの活性層を構成する。

【００７２】さらに、プラズマＣＶＤ法により厚さ１５
００Åの酸化珪素膜４０７を堆積する。次に、スパッタ
法によりアルミニウム膜を４０００Åの厚さに堆積す
る。このアルミニウム膜はゲイト電極４０８、４０９を
構成するものである。このアルミニウム膜には、予めス
カンジウムを０．２ｗｔ含有させて、ヒロックやウィス
カ−が発生するのを抑制する。

【００７３】次に、アルミニウム膜を電解液中で陽極酸
化して、表面に図示しない緻密な陽極酸化膜を１００Å
程度の厚さに形成し、その緻密な陽極酸化膜上に、フォ
トレジストのマスク４１０を形成して、アルミニウム膜
をパタ−ニングして、ゲイト電極４０８、４０９を形成
する。

【００７４】図４（Ｃ）に示すように、フォトレジスト
のマスク４１０を着けたままで、ゲイト電極４０８、４
０９を再度陽極酸化する。電解溶液には、クエン酸、シ
ュウ酸、クロム酸又は硫酸を３〜２０％含有した酸性溶
液、例えば３％シュウ酸水溶液を使用する。この場合に
は、ゲイト電極４０８、４０９の表面にフォトレジスト
のマスク４１０と図示しない緻密な陽極酸化膜が存在す
るため、ゲイト電極４０８、４０９の側面のみに多孔質
の陽極酸化物４１１、４１２が形成される。この多孔質
の陽極酸化物４１１、４１２の成長距離で低濃度不純物
領域（ＬＤＤ領域）の長さを決定される。この成長距離
は陽極酸化の処理時間で制御することができる。本実施
例では、多孔質の陽極酸化物４１１、４１２を７０００
Åの長さに成長させる。

【００７５】フォトレジストのマスク４１０を除去した
後に、再びゲイト電極４１１、４１２を陽極酸化して、
緻密で強固な陽極酸化膜４０９、４１０を形成する。本
実施例では、電解溶液として３％酒石酸のエチレングリ
コ−ル溶液を、アンモニア水でＰＨ６．９に中和して使
用する。（図４（Ｄ））

【００７６】次に、多孔質の陽極酸化物４１１、４１
２、及び緻密な陽極酸化物４１３、４１４をマスクにし
て、酸化珪素膜４０７をエッチングして、ゲイト絶縁膜
４１５、４１６をそれぞれする。エッチング方法はこれ
らの陽極酸化物４１１〜４１４をエッチングせず、酸化
珪素膜４０７のみをエッチング可能であれば、ウェット
エッチング法でも、ドライエッチング法のいずれを採用
してもよい。本実施例では、ＣｌＦ₃ ガスを用いたドラ
イエッチングによって、酸化珪素膜４０７をエッチング
する。

【００７７】図４（Ｅ）に示すように、図示しない緻密
な陽極酸化物、多孔質な陽極酸化物４１１、４１２を順
次に除去する。図示しない緻密な陽極酸化物はバッファ
−フッ酸で除去し、多孔質の陽極酸化物４１１、４１２
は燐酸、酢酸及び硝酸を混合した混酸を用いて除去す
る。多孔質の陽極酸化物４１１、４１２は容易に除去で
きるため、緻密で強固な陽極酸化物４１３、４１４がエ
ッチングされることはない。

【００７８】次に、ゲイト電極４０８、４０９をマスク
にして、イオンド−ピング法により、島状シリコン４０
５、４０６に不純物を注入する。本実施例では、まず燐
を注入するために、ド−ピングガスに水素で１〜１０％
に希釈したフォスフィン（ＰＨ３）を用いる。また、ド
−ピング時の基板温度は室温とする。この場合、ゲイト
絶縁膜４１５、４１６が半透過なマスクとして機能する
ように、加速電圧、ドーズ量、ドーピング回数等のドー
ピング条件を適宜に設定する。

【００７９】ドーピングにより、島状シリコン領域４０
５、４０６において、表面が露出されている領域は高濃
度に燐イオンが注入されて、Ｎ型の高濃度不純物領域４
１７〜４２０が形成される。これらＮ型の高濃度不純物
領域４１７〜４２０はＴＦＴのソース／ドレイン領域と
なる。また、ゲイト電極４０５、４０６の直下の領域は
燐イオンが注入されないため、チャネル形成領域４２
１、４２２が形成される。更に、ゲイト絶縁膜４１５、
４１６のみに覆われている領域は、燐イオンがゲイト絶
縁膜４１５、４１６に遮られるために、燐の注入量が小
さく、Ｎ型の低濃度不純物領域４２３〜４２６が形成さ
れる。（図４（Ｅ））

【００８０】なお、上記のドーピング工程において、燐
イオンの濃度が、Ｎ型の高濃度不純物領域４１７〜４２
９において３×１０¹⁹〜１×１０²¹原子／ｃｍ³ となる
ように、更に、低濃度不純物領域４２３〜４２６におい
て４×１０¹⁶〜７×１０¹⁷原子／ｃｍ³ となるように、
ドーピング工程の条件を設定する。

【００８１】次に、図４（Ｆ）レジスト４２７で被覆し
て、パタ−ニングして、Ｐ型ＴＦＴとなる部分のレジス
トを除去する。続いて、Ｐ型の導電性を付与するための
不純物として、硼素をイオンド−ピング法により注入す
る。ドーピングガスとして、水素で５％に希釈されたジ
ボラン（Ｂ₂ Ｈ₆ ）を用いる。イオンドーピング時の基
板温度は室温とする。この結果、島状シリコン領域４０
６において、Ｎ型の高濃度不純物領域４１９、４２０、
及びＮ型の低濃度不純物領域４２５、４２６はそれぞれ
導電型が反転して、Ｐ型の高濃度不純物領域４２８（ソ
ース）、４２９（ドレイン）、及びＰ型の低濃度不純物
領域４３０、４３１となる。他方、レジスト４２７で被
覆された高濃度不純物領域４１７（ソース）、４１８
（ドレイン）、及び低濃度不純物領域４２３、４２４の
導電型はＮ型のまま保存される。

【００８２】なお、ソース・ドレイン領域となるＰ型
の高濃度不純物領域４２８、４２９において、硼素の濃
度が当該領域中の燐の濃度よりも３×１０¹⁹〜１×１０
²¹原子／ｃｍ³ 高く、Ｐ型の低濃度不純物領域４３０、
４３１において、硼素の濃度が燐の濃度より３×１０¹⁷
〜４×１０¹⁸原子／ｃｍ³ 高くなるように、ドーピング
工程の条件を決定する。

【００８３】次に、レジストのマスク２１４を除去した
後に、図４（Ｇ）に示すように、レーザーアニールによ
り、添加された不純物の活性化させると共に、ドーピン
グ工程により損傷された島状シリコン領域４０５、４０
６の結晶性を回復させる。

【００８４】本実施例では、Ｎ型及びＰ型のソース／ド
レイン４１７、４１８、４２８、４２９には燐が１×１
０²⁰〜１×１０²¹原子／ｃｍ³ の濃度で注入され、更
に、Ｎ型及びＰ型の低濃度不純物領域４２３、４２４、
４３０、４３２には燐が４×１０¹⁶〜７×１０¹⁷原子／
ｃｍ³ 濃度で注入されているため、レーザーを照射する
ことにより、燐によりニッケルが効果的にゲッタリング
される。

【００８５】レーザー光としては、ＫｒＦエキシマレー
ザー（波長２４８ｎｍ）を用いた場合には、ニッケルを
効果的にゲッタリングするためには、レーザー光の照射
条件はエネルギー密度が２００〜４００ｍＪ／ｃｍ² 、
例えば２５０ｍＪ／ｃｍ² とするとよい。また、一か所
につき２〜２０ショットのレーザー光が照射されるよう
にするとよい。レーザー光の照射時の基板温度は２００
℃とする。

【００８６】レーザーアニールの後に、窒素雰囲気中で
２時間、３５０℃の温度で熱アニールする。なお、本実
施例では、レーザーアニール、熱アニール双方を行うよ
うにしたが、レーザーアニール、熱アニールのいずれか
一方を行うようにすればよい。

【００８７】図４（Ｈ）に示すように、厚さ１μｍの酸
化珪素膜を層間絶縁膜４３２としてプラズマＣＶＤ法に
より形成し、これにコンタクトホ−ルを形成する。そし
て、このコンタクトホ−ルに、金属材料、例えばチタン
とアルミニウムの多層膜により、ソ−ス／ドレインの電
極、配線４３３、４３４、４３５を形成する。最後に、
３５０℃の水素雰囲気中において、２時間の加熱処理を
行う。以上の工程を経て、ＣＭＯＳ薄膜トランジスタが
完成される。（図４（Ｈ））

【００８８】また、本実施例では、燐イオンを添加した
後に、硼素を添加するようにしたが、先に、硼素を添加
してから、燐イオンを添加するようにしてもよい。この
場合は、先ず、図２（Ｄ）に示すように、Ｎ型ＴＦＴの
領域をレジスト４２７で被覆して、硼素イオンを添加す
る。そして、レジスト４２７を除去した後に、燐イオン
を添加すればよい。

【００８９】

【発明の効果】本発明により、結晶化の触媒元素を導入
した結晶性シリコン膜を用いても、ＯＦＦ電流が低く、
特性にばらつきの少ない薄膜ＴＦＴを作成することが可
能となった。

【００９０】特に、結晶化を助長する触媒元素としてニ
ッケルを用いた場合、その効果は著しかった。この効果
は、同一基板上に複数の同一機能を有する素子を形成す
る場合に特に有効である。というのは、ＯＦＦ電流が素
子間で大きくばらついた場合、素子間で特性の不均一が
生じるからである。このような不均一は特にＴＦＴ液晶
ディスプレイ装置中に形成される画素に対して有害なも
のである。よって、本発明は工業上有益な物であると思
われる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１、２の薄膜トランジスタの作製工程
図である。

【図２】実施例３の薄膜トランジスタの作製工程図で
ある。

【図３】実施例４の薄膜トランジスタの構成図であ
る。

【図４】実施例７の薄膜トランジスタの作製工程図で
ある。

【符号の説明】

１０１ガラス基板１０２下地膜１０３非晶質珪素膜１０５活性層１０６ゲイト絶縁膜１０７ゲイト電極１０８、２１２ソース領域１０９、２１３ドレイン領域１１０、２１７層間絶縁膜１１１、２１８ソース電極１１２、２１９ドレイン電極

───────────────────────────────────────────────────── 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 21/324 Ｈ０１Ｌ 29/78 ６１６Ａ６２７Ｇ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に形成された非単結晶で、結晶化を
助長する触媒元素としてニッケルが１×１０¹⁵〜１×１
０¹⁹原子／ｃｍ³ の濃度で添加された結晶性シリコン膜
を利用する半導体装置の作製方法において、前記結晶性シリコン膜を半導体装置の活性層に成形する
工程と、前記活性層のソース・ドレイン領域に燐を添加する工程
と、前記活性層に対して、熱アニール又は／及び光アニール
を施す工程と、を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項２】請求項１において、燐がソース・ドレイン
領域に３×１０¹⁹〜１×１０²¹原子／ｃｍ³ の濃度で添
加されていることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項３】基板上に形成された非単結晶でかつ結晶化
を助長する触媒元素としてニッケルが１×１０¹⁵〜１×
１０¹⁹原子／ｃｍ³ の濃度で添加された結晶性シリコン
膜を利用する半導体装置の作製方法において、前記結晶性シリコン膜を半導体装置の活性層に成形する
工程と、前記活性層ソース・ドレイン領域に燐を添加する工程
と、前記燐を越える密度で該ソース・ドレイン領域に硼素を
添加する工程と、前記活性層に対して、熱アニール又
は／及び光アニールを施す工程と、を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項４】請求項３において、燐がソース・ドレイン
領域に３×１０¹⁹〜１×１０²¹原子／ｃｍ³ の濃度で添
加され、かつ硼素がソース・ドレイン領域に燐の濃度よ
り１×１０²⁰〜１×１０²¹原子／ｃｍ³ 多く添加されて
いることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項５】基板上に形成された非単結晶でかつ結晶化
を助長する触媒元素としてニッケルが１×１０¹⁵〜１×
１０¹⁹原子／ｃｍ³ の濃度で添加された結晶性シリコン
膜を利用する半導体装置の作製方法において、前記結晶性シリコン膜を複数の半導体装置の活性層に成
形する工程と、前記活性層全てのソース・ドレイン領域に燐を添加する
工程と、少なくとも１つの前記活性層のソース・ドレイン領域に
硼素を選択的に添加する工程と、前記活性層に対して、熱アニール又は／及び光アニール
を施す工程とを有し、前記ソース・ドレイン領域中の硼素の濃度は燐の濃度よ
りも高いことを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項６】請求項５において、燐がソース・ドレイン
領域に３×１０¹⁹〜１×１０²¹原子／ｃｍ³ の濃度で添
加され、かつ硼素がソース・ドレイン領域に燐の濃度よ
り３×１０¹⁹〜１×１０²¹原子／ｃｍ³ 多く添加されて
いることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項７】基板上に形成された非単結晶でかつ結晶化
を助長する触媒元素としてニッケルが１×１０¹⁵〜１×
１０¹⁹原子／ｃｍ³ の濃度で添加された結晶性シリコン
膜を利用する半導体装置の作製方法において、前記結晶性シリコン膜を半導体装置の活性層に成形する
工程と、前記活性層のソース・ドレイン領域と、ＬＤＤ領域とに
燐を添加する工程と、前記活性層に対して、熱アニール又は／及び光アニール
を施す工程と、を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項８】請求項７において、ＬＤＤ領域に添加され
る燐の濃度が４×１０¹⁶〜７×１０¹⁷原子／ｃｍ³ であ
り、かつソース・ドレイン領域に添加される燐の濃度が
３×１０¹⁹〜１×１０²¹原子／ｃｍ³ であることを特徴
とする半導体装置の作製方法。
【請求項９】基板上に形成された非単結晶でかつ結晶化
を助長する触媒元素としてニッケルが１×１０¹⁵〜１×
１０¹⁹原子／ｃｍ³ の濃度で添加された結晶性シリコン
膜を利用する半導体装置の作製方法において、前記結晶性シリコン膜を半導体装置の活性層に成形する
工程と、前記活性層のＬＤＤ領域に燐を添加する工程と、前記活性層のＬＤＤ領域に硼素を添加する工程と、前記活性層のソース・ドレイン領域に硼素を添加する工
程と、前記活性層に対して、熱アニール又は／及び光アニール
を施す工程とを有し、前記硼素が添加された活性層において、ＬＤＤ領域中の
硼素の濃度は燐の濃度よりも高く、前記ソース・ドレイ
ン領域の硼素の濃度はＬＤＤ領域中の硼素の濃度よりも
高いことを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１０】請求項９において、前記ＬＤＤ領域に添
加される燐の濃度が４×１０¹⁶〜７×１０¹⁷原子／ｃｍ
³ であり、かつ該領域に添加される硼素の濃度が燐の濃
度より３×１０¹⁷〜４×１０¹⁸原子／ｃｍ³ 高く、かつ
ソース・ドレイン領域に添加される硼素の濃度が３×１
０¹⁹〜１×１０²¹原子／ｃｍ³ であることを特徴とする
半導体装置の作製方法。
【請求項１１】基板上に形成された非単結晶でかつ結晶
化を助長する触媒元素としてニッケルが１×１０¹⁵〜１
×１０¹⁹原子／ｃｍ³ の濃度で添加された結晶性シリコ
ン膜を利用する半導体装置の作製方法において、前記結晶性シリコン膜を複数の半導体装置の活性層に成
形する工程と、前記活性層のソース・ドレイン領域と、ＬＤＤ領域とに
燐を添加する工程と、前記活性層のＬＤＤ領域に硼素を添加する工程と、前記ソース・ドレイン領域に硼素を添加する工程と、前記活性層に対して、熱アニール又は／及び光アニール
を施す工程とを有し、前記硼素が添加された活性層において、ＬＤＤ領域中の
硼素の濃度は燐の濃度よりも高く、前記ソース・ドレイ
ン領域中の硼素の濃度は燐の濃度よりも高いことを特徴
とする半導体装置の作製方法。
【請求項１２】基板上に形成された非単結晶でかつ結晶
化を助長する触媒元素としてニッケルが１×１０¹⁵〜１
×１０¹⁹原子／ｃｍ³ の濃度で添加された結晶性シリコ
ン膜を利用する半導体装置の作製方法において、前記結晶性シリコン膜を複数の半導体装置の活性層に成
形する工程と、前記活性層全てのソース・ドレイン領域と、ＬＤＤ領域
とに燐を添加する工程と、少なくとも１つの前記活性層のＬＤＤ領域に硼素を選択
的に添加する工程と、該工程において、ＬＤＤ領域に硼素が添加されている活
性層のソース・ドレイン領域に硼素を添加する工程と、前記活性層に対して、熱アニール又は／及び光アニール
を施す工程と、を有し、前記硼素が添加された活性層において、ＬＤＤ領域中の
硼素の濃度は燐の濃度よりも高く、前記ソース・ドレイ
ン領域の硼素の濃度はＬＤＤ領域中の硼素の濃度よりも
高いことを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１３】請求項１１又は請求項１２において、Ｌ
ＤＤ領域に添加される燐の濃度が４×１０¹⁶〜７×１０
¹⁷原子／ｃｍ³ であり、かつ該領域に添加される硼素の
濃度が燐の濃度より３×１０¹⁷〜４×１０¹⁸原子／ｃｍ
³ 高く、ソース・ドレイン領域に添加される燐の濃度が３×１０
¹⁹〜１×１０²¹原子／ｃｍ³ であり、かつ該領域に添加
される硼素の濃度が燐の濃度より３×１０¹⁹〜１×１０
²¹原子／ｃｍ³ 高いことを特徴とする半導体装置の作製
方法。