KR0139574B1 - 박막트랜지스터의 채널 폴리실리콘막 형성방법 - Google Patents
박막트랜지스터의 채널 폴리실리콘막 형성방법Info
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Abstract
본 발명은 매우 얇은 두께와 조대한 입자 구조를 갖는 박막트랜지스터의 채널 폴리실리콘막을 증착한 후 RTP 방법으로 NH3가스로 어닐링을 진행한 후 SiH4가스와 NH3가스를 이용하여 질화막을 얇게 성장시킴으로써 제품의 특성을 불안정하게 하는 트랩을 최소화하고 표면 보호막을 형성하는 박막트랜지스터의 채널 폴리실리콘막 형성 방법에 관한 것이다.
Description
제1a도 내지 제1c도는 본 발명에 따른 박막트랜지스터의 채널 폴리실리콘막 형성 공정도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
11:하부절연막12:폴리실리콘막
13:질화막
본 발명은 반도체 제조 공정중 박막트랜지스터(TFT:Thin Film Transistor)의 채널(Channel) 폴리실리콘막 형성 방법에 관한 것이다.
박막트랜지스터의 채널이 형성되는 폴리실리콘막은 막의 특성 상 서로 다른 결정 방향을 갖는 무수한 입자와 입자가 만나는 입계(Grain Boundary)가 존재하게 되며, 이 입계에서는 비정합 원자 배열로 인하여 많은 댕글링 결합을 갖게 된다.
이러한 댕글링 결합들은 소자의 동작 중에 캐리어의 트랩으로 작용하여 트랜지스터의 오프(off)전류를 증가시키고 온(On)/오프전류 비율을 감소시키는 원인이 된다. 따라서 트랩으로 작용하는 입계의 길이를 최소화시키기 위하여 박막트랜지스터의 채널 폴리실리콘막은 매우 얇은 두께를 가지며 동시에 조대한 입자 구조를 갖는 막으로 증착한다.
종래에는 그러한 구조를 갖는 폴리실리콘막을 형성하는 방법으로 550℃ 이하의 저온 상태로 SiH4가스를 열분해하여 비정질 구조의 실리콘막을 얇게 증착한 후, 저압의 상태를 유지한 채 온도를 600℃ 이상으로 상승시켜 열처리를 함으로써 조대한 입자 구조를 이루며 재결정화하여 폴리실리콘화한 막을 형성하였다. 그리고 후속 공정으로 트랜지스터의 소오스/드레인 지역을 형성하기 위한 높은 에너지 이온 주입 공정에서 폴리실리콘막의 표면 보호막으로 사용하는 열산화막을 성장하는 공정을 수행하였다.
그러나, 상기와 같은 종래기술에 따라 형성된 채널용 폴리실리콘막은 조대한 입자 구조를 갖는 폴리실리콘막으로 증착되었다 하더라도 트랩이 되는 입계는 여전히 존재하며, 입계에서의 비정합 원자 배열로 인하여 댕글린 결합들이 다수 존재하게 된다. 또한 표면 보호를 위한 열산화막 성장 과정에서 폴리실리콘막의 소모가 수반되면서 폴리실리콘 표면의 거칠기의 증가와 두께 감소가 뒤따르게 되는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 조대한 입자 구조를 갖으면서 입계의 댕글링 결합을 최소화하여 소자의 특성을 향상시키는 박막트랜지스터의 채널 폴리실리콘막 형성 방법을 제공함을 그 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 하부절연막 상에 폴리실리콘막을 형성하는 단계; NH3가스를 사용한 빠른 열적 공정으로 수소(H) 원자를 상기 폴리실리콘막의 입계에 주입하는 단계; SiH4가스와 NH3가스를 사용한 빠른 열적 공정으로 수소(H) 원자를 상기 폴리실리콘막의 입계에 주입하는 동시에 상기 폴리실리콘막 상에 질화막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도면, 제1a도 내지 제1c도는 본 발명에 따른 박막트랜지스터의 채널 폴리실리콘막 형성 공정도로서, 먼저, 제1a도에 도시된 바와같이 하부절연막(11) 상에 조대한 입자 구조를 갖는 폴리실리콘막을 형성하기 위하여 LPCVD 장비를 이용한 저압화학기상증착으로 실리콘막을 증착하되, 550℃ 이하의 실리콘의 결정화 온도 미만에서 SiH4가스를 열분해하여 비정질 구조를 갖는 실리콘막을 얇게 증착한다음, 600℃ 이상의 실리콘의 결정화 온도 범위에서 증착된 막을 재결정화하여 폴리실리콘막(12)으로 형성한다.
이때 비정질 상태로 증착된 실리콘막이 재결정화 되었을때는 다결정 상태로 증착된 실리콘막이 재결정화 되었을때에 비하여 훨씬 큰 입자 구조(도면의 a는 입계를 나타낸다)를 가지며 재결정화가 진행된다.
이어서, 제1b도와 같이 RTP 장비에서 NH3가스를 사용하여 빠른 열적공정을 수행하면서 수소(H) 이온을 증착된 폴리실리콘막(12)의 내부에 주입한다. 이때 주입된 수소 이온은 에너지 상태가 높은 입계(a)의 댕글링 결합 위치에 자리하게 된다.
이어서, 제1c도와 같이 동일한 RTP 장비에서 SiH4가스와 NH3가스를 이용하여 질화막(13)을 약 100Å 정도로 얇게 성장시키는데, 이때 질화막의 성장이 완료될때까지 수소 이온의 주입은 계속 이루어진다.
상기 질화막은 박막트랜지스터의 소오스-드레인지역을 형성하기 위한 높은 에너지의 이온주입 공정에서의 폴리실리콘막(12) 표면의 보호막으로 이용된다.
이상, 상기 설명과 같이 이루어지는 본 발명은 채널 폴리실리콘막에 존재하는 입계의 댕글링 결합을 최소화하여 박막트랜지스터의 특성을 향상시키는 효과가 있다.
Claims (2)
- 박막트랜지스터의 채널 폴리실리콘막 형성 방법에 있어서; 하부절연막 상에 폴리실리콘막을 형성하는 단계; NH3가스를 사용한 빠른 열적 공정으로 수소(H) 원자를 상기 폴리실리콘막의 입계에 주입하는 단계; SiH4가스와 NH3가스를 사용한 빠른 열적 공정으로, 수소(H) 원자를 상기 폴리실리콘막의 입계에 주입하는 동시에 상기 폴리실리콘막 상에 질화막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터의 채널 폴리실리콘막 형성 방법.
- 제1항에 있어서; 상기 하부절연막 상에 폴리실리콘막을 형성하는 단계는; 550℃ 이하의 온도에서 SiH4가스를 열분해하여 비정질 구조를 갖는 실리콘막을 얇게 증착하는 단계; 600℃ 이상의 실리콘의 결정화 온도 범위에서 증착된 막을 재결정화하여 폴리실리콘막으로 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터의 채널 폴리실리콘막 형성 방법.
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