KR0179035B1 - Thin film semiconductor device and method of producing the same - Google Patents

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KR0179035B1
KR0179035B1 KR1019910008038A KR910008038A KR0179035B1 KR 0179035 B1 KR0179035 B1 KR 0179035B1 KR 1019910008038 A KR1019910008038 A KR 1019910008038A KR 910008038 A KR910008038 A KR 910008038A KR 0179035 B1 KR0179035 B1 KR 0179035B1
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KR
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thin film
silicon
film
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semiconductor device
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KR1019910008038A
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Korean (ko)
Inventor
미야사까 미쯔또시
Original Assignee
야마무라 가쯔미
세이꼬 엡슨 가부시끼가이샤
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Abstract

본 발명은 600℃ 이하의 저온에서 실리콘 박막 흡착방법, 박막 반도체 장치, SRAM 등에 적당한 반도체 장치 생산 방법에 관한 것으로, 반도체 층은 공기중에서 589.3nm의 파장 광에 대해 4.06 이하의 굴절 인덱스를 갖는 실리콘 막과, 공기중에서 308nm의 파장 광에 대해 4.46 이상의 굴절 인덱스를 갖는 막 또는 404.7nm의 파장에서 0.81 이하의 흡광 인덱스를 갖는 실리콘 막을 포함한다.The present invention relates to a method for producing a semiconductor device suitable for a silicon thin film adsorption method, a thin film semiconductor device, an SRAM, and the like at a low temperature of 600 ° C. or less, wherein the semiconductor layer has a refractive index of 4.06 or less with respect to wavelength of 589.3 nm in air And a film having a refractive index of 4.46 or higher for light of 308 nm wavelength in air or a silicon film having an absorption index of 0.81 or less at a wavelength of 404.7 nm.

Description

박막 반도체 장치 및 그 제조 방법Thin Film Semiconductor Device and Manufacturing Method Thereof

제1도(a) 내지 제1도(f)는 본 발명의 실시예에 따라 실리콘 박막 반도체 장치 제조 단계를 보여주는 단면도.1A to 1F are cross-sectional views illustrating steps of fabricating a silicon thin film semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

제2도는 본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터의 특성이 종래 기술의 특성과 비교할 때 본 발명의 효과를 보여주는 도면.2 is a view showing the effect of the present invention when the characteristics of the thin film transistor according to the embodiment of the present invention compared with the characteristics of the prior art.

제3도는 본 발명의 효과를 보여주기 위하여 반응기내의 압력과 박막 트랜지스터의 실제 이동도간의 관계를 보여주는 도면.Figure 3 shows the relationship between the pressure in the reactor and the actual mobility of the thin film transistor to show the effect of the present invention.

제4도는 본 발명의 효과를 설명하기 위하여 반응기내의 압력과 배치된 실리콘 박막의 방향간의 관계를 보여주는 도면.4 shows the relationship between the pressure in the reactor and the direction of the silicon film disposed to illustrate the effect of the present invention.

제5도는 본 발명의 효과를 보여주기 위하여, 반응기내의 압력과 배치된 실리콘 막의 결정성(이는 두 방법 즉 라만 스펙트로스코피 및 다중-파장 스펙트로스코피 엘립소메트리로 측정된다)간의 관계를 보여주는 도면.5 shows the relationship between the pressure in the reactor and the crystallinity of the placed silicon film (measured by two methods: Raman spectroscopy and multi-wavelength spectroscopy ellipsometry) to demonstrate the effect of the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

101 : 기판 102 : 실리콘 이산화물 하층 막101 substrate 102 silicon dioxide underlayer film

103 : 불순물 포함하는 실리콘 박막 104 : 소스/드레인 영역103: silicon thin film containing impurity 104: source / drain region

105 : 채널부 실리콘 박막 106 : 게이트 절연막105: channel silicon thin film 106: gate insulating film

107 : 게이트 전극 108 : 소스/드레인 전극 단자107: gate electrode 108: source / drain electrode terminal

본 발명은 600℃ 이하의 저온에서 절연물질로 고품질의 실리콘 박막 증착방법, 박막 반도체 장치 및 활성 매트릭스 액정 표시부, SRAM 등에 응용하는데 적당한 반도체 장치 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor device manufacturing method suitable for application to a high quality silicon thin film deposition method, a thin film semiconductor device, an active matrix liquid crystal display, an SRAM, and the like as an insulating material at a temperature lower than 600 ° C.

액정 표시부의 스크린 사이즈와 그것의 리솔루션은 큰 양의 정보가 표시되도록 단순한 매트릭스 시스템에서 활성 매트릭스 시스템까지 액정 표시부를 구동하기 위한 시스템 개선과 수반하여 증가된다. 상기 활성 표시부 시스템은 수천 수백의 픽셀을 가지는 액정 표시부의 형성을 가능케하며, 픽셀 각각에 대해 형성될 스위칭 트랜지스터를 허용한다. 예컨대 용해 석영 플레이트, 유리 플레이트 등과 같은 투영 절연 기판, 투영 표시 정보를 허용하는 모든 것은 여러 액정 표시부에 대해 기판으로서 사용된다.The screen size of the liquid crystal display and its resolution are increased with the system improvement for driving the liquid crystal display from a simple matrix system to an active matrix system so that a large amount of information is displayed. The active display system allows the formation of a liquid crystal display with thousands of hundreds of pixels and allows for switching transistors to be formed for each pixel. Projection insulating substrates such as, for example, molten quartz plates, glass plates, etc., all that allow projection display information are used as substrates for various liquid crystal displays.

그러나, 표시부의 스크린 사이즈가 좀더 증가하거나, 표시부 원가가 좀더 감소될 때, 가격이 저렴한 보통의 절연 기판 유리로서 사용하는 것이 필요하다. 따라서, 경제성을 유지하고 안정한 특성을 가진 저렴한 가격의 유리 기판 상의 활성 매트릭스 시스템 구동을 위한 박막 트랜지스터 형성을 가능케 하는 기술이 요구된다.However, when the screen size of the display portion is further increased or the display portion cost is further reduced, it is necessary to use it as a normal insulated substrate glass which is inexpensive. Therefore, there is a need for a technology that enables the formation of a thin film transistor for driving an active matrix system on an inexpensive glass substrate having economical stability and stable characteristics.

무정형 실리콘 또는 다결정 실리콘이 일반적으로 박막 트랜지스터에 대해 활성층으로서 사용되지만, 높은 동작 속도를 보여주는 다결정 실리콘은 그 사이에서 일체적으로 형성된 구동 회로를 가지는 박막 트랜지스터를 형성하는 시도에 대해 유용하다.Although amorphous silicon or polycrystalline silicon is generally used as an active layer for thin film transistors, polycrystalline silicon showing high operating speed is useful for attempting to form thin film transistors having a driving circuit integrally formed therebetween.

600℃ 이하의 온도에서 보통의 유리 기판 사용을 허용하는 절연 물질상에 고품질 실리콘 박막을 형성하는 기술은 박막 반도체 장치 형성에 대해 요구되어진다. 이 기술은 또한 SRAM 등의 집적과 다층 LSI 형성에 제공되기 때문에, 상당히 유용하다. 그러나, 600℃ 이하에서 증착될때는 종래의 저압 CVD 처리는 저결정성과 주로 (220)의 양호한 방향을 가지는 나쁜 품질의 실리콘 박막을 형성하기 때문에, 상기 LPCVD 다결정 박막은 반도체 장치에 부적당하다. 따라서 실리콘 박막의 품질은 박막 반도체 장치에 대한 활성층이 형성될 수 있도록 하기 위한 다양한 방법으로 개선된다.Techniques for forming high quality silicon thin films on insulating materials that allow the use of ordinary glass substrates at temperatures below 600 ° C. are required for thin film semiconductor device formation. This technique is also very useful because it is provided for integration of SRAM and the like and formation of multilayer LSIs. However, the LPCVD polycrystalline thin film is inadequate for semiconductor devices when the conventional low pressure CVD process forms a poor quality silicon thin film having low crystallinity and a good orientation mainly of 220 when deposited below 600 ° C. Therefore, the quality of the silicon thin film is improved in various ways so that the active layer for the thin film semiconductor device can be formed.

상기 방법의 예는 가능한 상당히 높은 처리온도(610℃ 내지 640℃)에 근접한 온도에 대해 증가하는 증착 온도와 40mtorr 내지 750mtorr(Appl. phys. Lett. 50(26), P1894(1987))의 증착 압력에서 실리콘 박막 증착을 포함하는 박막 반도체 장치의 활성층을 형성하는 방법이다. 또다른 예는 570℃ 이하의 온도에서 저압 CVD 처리에 의해 절연 기판상에서 실리콘 막을 증착하는 것과 그때 증착된 막의 방향과 결정성을 변화시키기 위해 24시간동안 640℃ 이하의 온도에서 막을 가열하는 것을 포함하는 박막 반도체 장치 특성을 개선하는 방법이다(일본 특허출원 공개 제63-307776호). 상기 방법의 다른 예는 RF 마그네트론 스퍼터링 또는 플라즈마 CVD 처리에 의해 대략 300℃ 이하의 온도에서 무정형 실리콘 박막을 증착하고 이 막에 다양한 레이저 비임을 공급하는 것을 포함하는 박막 반도체 장치에 대한 활성층 형성의 방법이다(Jpn. J. Appl. phys., 28, P1871(1989) 및 전자 정보 통신 사회 EID-88-58의 기술 연구 보고서).Examples of such methods include increasing deposition temperatures for temperatures as close as possible to processing temperatures (610 ° C. to 640 ° C.) and deposition pressures of 40 mtorr to 750 mtorr (Appl. Phys. Lett. 50 (26), P1894 (1987)). Is a method of forming an active layer of a thin film semiconductor device including silicon thin film deposition. Another example includes depositing a silicon film on an insulating substrate by a low pressure CVD process at a temperature below 570 ° C. and heating the film at a temperature below 640 ° C. for 24 hours to change the orientation and crystallinity of the deposited film at that time. A method of improving thin film semiconductor device characteristics (Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-307776). Another example of the method is a method of forming an active layer for a thin film semiconductor device comprising depositing an amorphous silicon thin film at a temperature of about 300 ° C. or lower by RF magnetron sputtering or plasma CVD treatment and supplying various laser beams to the film. (Jpn. J. Appl. Phys., 28, P1871 (1989) and Technical Research Report of the Electronic Telecommunications Society EID-88-58).

[본 발명으로 해결가능한 문제]Problems solved by the present invention

그러나, 상기 기술된 종래 기술은 여러 문제를 가진다.However, the prior art described above has several problems.

상기 증착된 실리콘 박막을 가열하거나, 레이저 비임을 공급함에 의한 박막 반도체 장치 특성 개선 방법은 저압 CVD 처리를 채택하는 방법과 비교하여, 복잡하면서 지루한 생산 처리를 포함한다. 이는 생산성 감소, 비싼 처리 장치를 구입할 필요성과 생산비용 증가의 문제를 초래한다. 종래의 저압 CVD 처리사용에 의해 활성층으로서 제공되는 실리콘 막 증착 방법은 증착 온도가 상당히 높다는 문제를 가진다. 예를들어, 박막 반도체 장치가 싼 가격의 유리 기판에 형성될 때, 생산처리시 가장 높은 온도는 대략 600℃이며 가장 높은 온도에서 유지시간은 수시간 이하로 제한된다. 박막 반도체 장치가 3차원의 LSI, SRAM 등에 공급될 때, 상기 박막 반도체 장치는 하부층 트랜지스터와 접속부의 보호의 관점에서 600℃ 이하의 가장 높은 처리 온도에서 양호하게 발생된다. 덧붙이면, 상기 종래의 LP CVD 처리는 낮은 결정성과 주로 {220}에 국한된 방향만을 가지는 실리콘 박막을 형성하기 때문에 다결정 실리콘 박막을 형성하는 LP CVD는 반도체 장치의 활성층에 대해 적당하지 않고, 3차원의 LSI, SRAM 등에 공급되지도, 액정에 대한 스위칭 소자로서 사용되지도 않는다.The method for improving thin film semiconductor device characteristics by heating the deposited silicon thin film or by supplying a laser beam includes a complicated and tedious production process compared to the method of adopting a low pressure CVD process. This leads to problems of reduced productivity, the need to purchase expensive processing equipment and increased production costs. The silicon film deposition method provided as an active layer by using a conventional low pressure CVD process has a problem that the deposition temperature is considerably high. For example, when a thin film semiconductor device is formed on an inexpensive glass substrate, the highest temperature in production processing is approximately 600 ° C. and the holding time at the highest temperature is limited to several hours or less. When the thin film semiconductor device is supplied to a three-dimensional LSI, SRAM or the like, the thin film semiconductor device is preferably generated at the highest processing temperature of 600 ° C. or less from the viewpoint of protecting the lower layer transistor and the connection portion. In addition, since the conventional LP CVD process forms a silicon thin film having low crystallinity and a direction mainly limited to {220}, LP CVD forming a polycrystalline silicon thin film is not suitable for an active layer of a semiconductor device, NSI is not supplied to LSI, SRAM, or the like, nor used as a switching element for liquid crystal.

따라서, 본 발명은 위에서 상술된 문제를 해결할 관점을 갖고 이루어졌으며, 본 발명의 목적은, 박막 반도체 장치의 활성층으로서 사용될 수 있는 특성을 가진 실리콘 박막의 특성을 개선하는 구조를 제공하는 것이다.Accordingly, the present invention has been made in view of solving the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a structure for improving the characteristics of a silicon thin film having properties that can be used as an active layer of a thin film semiconductor device.

본 발명의 또 다른 목적은 600℃ 이하의 저온에서 오직 저압 CVD 처리를 포함하는 간단한 방법에 의해 양호한 특성을 가지는 실리콘 막 형성방법을 제공하고, 상기 장치가 양호한 특성을 나타내는 600℃ 또는 그 이하에서 간단한 LP CVD 처리에 의해 제조된 활성층을 갖는 박막 반도체 장치를 제조하기 위한 것이다.It is still another object of the present invention to provide a method for forming a silicon film having good properties by a simple method including only low pressure CVD treatment at a low temperature of 600 ° C. or lower, and at 600 ° C. or lower which the device exhibits good characteristics. It is for manufacturing a thin film semiconductor device having an active layer produced by the LP CVD process.

상기 위에서 상술된 목적은 트랜지스터에 대해 활성층으로서 제공되도록 절연 물질로 덮혀진 최소의 면을 가진 기판과 상기 기판의 측면중 하나에 형성된 실리콘 막 반도체 층을 포함한 박막 반도체 장치에 의해 달성되며, 반면 상기 반도체 층은 공기중에서 589.3nm 파장의 빛에 대해 4.06 이하의 굴절 인덱스를 가지는 실리콘 막과, 공기중에서 308nm 파장의 빛에 대해 4.46 이하의 굴절 인덱스를 가지는 실리콘 막 또는 404.7nm 파장의 빛에 대해 0.81 이하의 흡광 인덱스를 가지는 실리콘 막과, 또한 라만 분광기에 의해 측정될 때 40% 이상에 도달하는 결정성 등급을 가지는 실리콘 막을 포함한다.The above-mentioned object is achieved by a thin film semiconductor device comprising a substrate having a minimum face covered with an insulating material to serve as an active layer for the transistor and a silicon film semiconductor layer formed on one of the sides of the substrate, whereas the semiconductor The layer is a silicon film having a refractive index of 4.06 or less for light of 589.3 nm wavelength in air and a silicon film having a refractive index of 4.46 or less for light of 308 nm wavelength in air or 0.81 or less for light of 404.7 nm wavelength. Silicon films having an extinction index and also silicon films having a crystalline grade of at least 40% as measured by Raman spectroscopy.

그러한 실리콘 막이 저압 CVD 처리에 의해 증착될 때, 모노실란은 소스 가스로서 사용되며, 전체 리액터 압력은 15mtorr 이하이며 실란의 부분 압력은 10mtorr 이하가 된다.When such a silicon film is deposited by a low pressure CVD process, monosilane is used as the source gas, the total reactor pressure is 15 mtorr or less and the partial pressure of silane is 10 mtorr or less.

본 발명에 있어서, 실리콘 막이 600℃ 이하의 저온에서 LP CVD 처리에 의해 증착될때조차도, 상기 리액터의 내부 압력이 15mtorr 이하이거나, 실란의 부분 압력이 10mtorr 이어서, 결정성, 양호한 방향성과 같은 막 특성, 광학적 특성 등이 개선되고, 형성된 실리콘 막은 상기 박막 반도체 장치의 특성이 개선되도록 박막 반도체 장치에 대해 활성층으로서 사용된다.In the present invention, even when the silicon film is deposited by the LP CVD process at a low temperature of 600 ° C. or lower, the internal pressure of the reactor is 15 mtorr or less, or the partial pressure of the silane is 10 mtorr, so that the film properties such as crystallinity, good directionality, The optical properties and the like are improved, and the formed silicon film is used as an active layer for the thin film semiconductor device so that the properties of the thin film semiconductor device are improved.

본 발명의 실시예가 아래에 기술되며, 본 발명은 실시예에 국한되지 않는다.Embodiments of the present invention are described below, and the present invention is not limited to the embodiments.

제1도(a) 내지 제1도(f)는 MIS형 전계 효과 트랜지스터를 형성하는 다결정 실리콘 박막 트랜지스터 생산 공정을 도시한다.1A to 1F show a polycrystalline silicon thin film transistor production process for forming a MIS type field effect transistor.

실시예 1에서, (235mm 스퀘어) 석영 유리가 기판(101)으로서 사용된다. 그러나, 600℃ 온도에 견딜 수 있는 어떤 기판이라도 기판의 형태와 크기에 상관없이 사용된다. 예를 들어, 실리콘 웨이퍼에 형성된 3차원 LSI 또한 기판으로서 사용된다. 바꿔말하면, 소성(sintered) 알루미늄 기판(Al2O3), 알루미늄 질화물 기판(AlN), 실리콘 탄화물 기판(SiC), 그래파이트(graphite) 기판등과 같은 세라믹 기판 또는 텅스텐, 몰리브덴 등과 같은 고융해점 금속 플레이트가 기판으로서 또한 사용되어진다.In Example 1, (235 mm square) quartz glass is used as the substrate 101. However, any substrate that can withstand temperatures of 600 ° C. is used regardless of the shape and size of the substrate. For example, three-dimensional LSI formed on a silicon wafer is also used as the substrate. In other words, ceramic substrates such as sintered aluminum substrates (Al 2 O 3 ), aluminum nitride substrates (AlN), silicon carbide substrates (SiC), graphite substrates, or high melting point metal plates such as tungsten, molybdenum, etc. Is also used as the substrate.

상기 석영 유리 기판은 5분동안 보일된 60% 질화물산에 첫번째로 가라앉으며 그때 질소 가스에 의해 거품이 인 순수한 물에서 워시된다. 산으로 부식되거나 저하된 금속등과 같은 물질이 기판으로서 사용될 때는, 질산으로 기판을 워시하는 것이 불필요하다. 기판을 워싱하는 다른 효과적 방법은 에타놀에 따라 아세톤 또는 MEK(메틸 에틸 케톤)등과 같은 유기 솔벤트로 세정후 순수로 세정하는 방법, 유기 계면 활성제를 함유하는 수성 용액 또는 실리콘을 함유한 계면 활성제로 세정후 순수한 물로 세정하는 방법이 포함된다.The quartz glass substrate was first submerged in 60% nitric acid seen for 5 minutes and then washed in pure water bubbled by nitrogen gas. When a material such as a metal corroded or degraded with acid is used as the substrate, it is unnecessary to wash the substrate with nitric acid. Another effective method of washing the substrate is a method of washing with an organic solvent such as acetone or MEK (methyl ethyl ketone), followed by pure water depending on ethanol, followed by an aqueous solution containing an organic surfactant or a surfactant containing a silicone. Washing with pure water is included.

2000Å의 실리콘 이산화물 막(SiO2막)(102)은 대기 압력 화학적 증기 위상 증착 처리(APCVD 처리)에 의해 워시된 석영 기판상의 보호적 하부층 막으로서 증착된다. 상기 여러 물질중 하나가 기판으로서 사용될 때, 상기 SiO2하층막(102)은 그로부터 후에 증착된 실리콘 박막의 특성 또는 기판을 포함하는 박막 트랜지스터 수행을 안정화시키기 위해 요구된다. 덧붙이면, 보호 하층막(102)은 기판(101)에 대한 물질로서 사용된 통상의 유리에 포함된 나트륨 이온등 또는 트랜지스터 부분에서의 확산과 혼합으로부터 기판(101)으로서 사용된 세라믹 플레이트에 첨가된 신터링 보조 물질과 같은 유동성 이온을 방지하는 기능을 가진다. 금속 플레이트가 기판(101)으로서 사용될 때, 상기 SiO2하층막(102)은 절연 특성을 보증하는데 필요하다. 더구나, 3차원 LSI 소자에서, 상기 보호 하층막(102)은 트랜지스터와 접속부 사이에서 내부층 절연막에 대응한다. 상기 SiO2하층막(102)의 증착동안의 기판온도는 300℃이다. 상기 SiO2막은 840sccm 산소와 함께 600sccm에서 질소로 희석된 20% 실란을 사용하는 APCVD 처리에 의해 증착된다. 이 처리동안에 상기 SiO2막의 증착비는 3.9Å/sec이다.A 2000 micron silicon dioxide film (SiO 2 film) 102 is deposited as a protective underlayer film on a washed quartz substrate by an atmospheric pressure chemical vapor phase deposition process (APCVD process). When one of the various materials is used as the substrate, the SiO 2 underlayer 102 is required to stabilize the thin film transistor performance including the substrate or the characteristics of the silicon thin film deposited thereafter. In addition, the protective underlayer film 102 is added to the ceramic plate used as the substrate 101 from diffusion and mixing in portions of sodium ions or transistors contained in conventional glass used as the material for the substrate 101. It has the function of preventing flowable ions such as sintering aid material. When a metal plate is used as the substrate 101, the SiO 2 underlayer film 102 is necessary to ensure insulating properties. Moreover, in the three-dimensional LSI element, the protective underlayer 102 corresponds to the inner layer insulating film between the transistor and the connecting portion. The substrate temperature during the deposition of the SiO 2 underlayer film 102 is 300 ° C. The SiO 2 film was deposited by an APCVD process using 20% silane diluted with nitrogen at 600 sccm with 840 sccm oxygen. The deposition ratio of the SiO 2 film during this treatment is 3.9 s / sec.

도너 또는 액셉터로서 제공되는 불순물을 함유하는 실리콘 박막(103)은 그때 저압 CVD 처리에 의해 증착된다. 실시예 1에서, 인이 n형 트랜지스터 형성을 목적으로 불순물로서 선택되어지만, V 및 VI족에서의 성분중 인이 아닌 어떤것이라도 n형 경우에 불순물로서 첨가될 수 있으며, II족 및 III족의 붕소등과 같은 성분중 어느 것이라도 P형 경우의 불순물로서 첨가될 수 있다. 불순물을 함유하는 실리콘 박막(103)은 소스 및 드레인 영역을 형성하는 부분이다. 불순물 첨가 방법은 이 실시예 1에서 제공된 CVD 처리를 포함하며, 불순물을 함유하지 않은 고유의 실리콘 막을 형성하고 증기 위상 또는 실리콘 막과 접촉하는 솔리드 위상으로부터 확산에 의한 불순물을 첨가하는 방법, 형성된 고유의 실리콘 막으로 불순물 이온 주입 방법을 포함한다. 순수한 실리콘막을 형성하고, 실리콘 막에 불순물을 확산시키거나 이온 불순물을 주입하는 방법을 포함하는 불순물 첨가 방법의 사용은 불순물이 순수한 실리콘 막의 요구되는 부분에만 주입되는 것을 가능케 한다. 예를들어, 이는 게이트 전극 단자 및 소스 단자 혹은 자기 정렬의 드레인 단자를 가지는 자기-정렬 트랜지스터의 생산을 가능케한다. 이는 또한 다른 농도로 불순물을 함유하는 부분을 갖어, 다른 전류밀도 및 특정 저항을 가지는 실리콘 막 형성을 가능케하며, 그것에 의해 실리콘막에서 전류가 요구되는 부분만을 흐르도록 하는 것을 가능하게 만든다. 이 실시예 1에서, 인은 불순물로서 선택되며, 불순물을 함유하는 실리콘 박막(103)은 인(PH3)과 실란을 함유하는 가스 사용에 의해 1500Å 두께로 증착된다. 실시예 1에서, 증착동안에, 200sccm 모노실란, 99.5% 헬륨과 0.5% 인을 함유하는 6sccm의 헬륨-인 혼합가스 및 100sccm에서 헬륨은 184.51ℓ의 볼륨을 가지는 저압 CVD 리액터를 통해 통과되며, 상기 증착온도는 600℃이고, 리액터 압력은 100mtorr이다. 동시에, 상기 증착비는 29.6Å/min이고, 막 형성후의 순간적 시트저항은 2.025Ω/스퀘어이다.The silicon thin film 103 containing the impurity provided as a donor or acceptor is then deposited by a low pressure CVD process. In Example 1, phosphorus is selected as an impurity for the purpose of forming an n-type transistor, but any of the components in Groups V and VI other than phosphorus may be added as an impurity in the case of n-type, Any of components such as boron may be added as impurities in the P-type case. The silicon thin film 103 containing the impurity is a portion forming the source and drain regions. The impurity addition method includes the CVD treatment provided in this Example 1, and forms a unique silicon film containing no impurities and adds impurities by diffusion from a solid phase in contact with the vapor phase or the silicon film, the inherent formed Impurity ion implantation into a silicon film. The use of an impurity addition method, including a method of forming a pure silicon film and diffusing impurities or implanting ionic impurities in the silicon film, allows the impurity to be implanted only in the required portion of the pure silicon film. For example, this enables the production of self-aligned transistors having a gate electrode terminal and a source terminal or a drain terminal of self alignment. It also has parts containing impurities at different concentrations, which makes it possible to form silicon films having different current densities and specific resistances, thereby making it possible to flow only the parts where current is required in the silicon film. In this embodiment 1, phosphorus is selected as an impurity, and the silicon thin film 103 containing the impurity is deposited to a thickness of 1500 kPa by use of a gas containing phosphorus (PH 3 ) and silane. In Example 1, during deposition, 200sccm monosilane, 6sccm helium-phosphorous mixed gas containing 99.5% helium and 0.5% phosphorus, and at 100sccm helium was passed through a low pressure CVD reactor having a volume of 184.51 L, the deposition The temperature is 600 ° C. and the reactor pressure is 100 mtorr. At the same time, the deposition ratio is 29.6 kW / min, and the instantaneous sheet resistance after film formation is 2.025 kW / square.

레지스트는 그때 실리콘 박막에 형성되며, 상기 박막은 소스/드레인 영역 104(제1도(b))을 형성하기 위해 붕소 테트라 플로우르화물(CF4)과 산소(O2)를 함유하는 플라즈마 혼합 사용에 의해 패턴된다. 잔류 레지스트등과 같은 불순물은 5분 동안의 끓는 질산에 가라앉히는 세정에 의해 제거되며 상기 소스/드레인 영역 S(104)상의 천연 산화막은 20초 동안 1.67%의 하이드로 플로우르 산에 가라앉혀 제거된다. 세정후 즉시, 채널 부분으로 제공되는 실리콘 막은 저압 CVD 처리에 의해 형성된다.A resist is then formed in the silicon thin film, which uses plasma mixing containing boron tetrafluoride (CF 4 ) and oxygen (O 2 ) to form source / drain region 104 (FIG. 1B). Is patterned by Impurities such as residual resist and the like are removed by washing which soaks in boiling nitric acid for 5 minutes and the natural oxide film on the source / drain region S 104 is removed by soaking in 1.67% hydrofluoric acid for 20 seconds. Immediately after cleaning, the silicon film provided to the channel portion is formed by a low pressure CVD process.

증착동안에, 사용된 LP CVD 리액터의 볼륨은 184.51ℓ이며, 기판은 상기 리액터 중심 가까이 수평적으로 위치한다. 요구처럼, 헬륨, 질소, 아르곤, 수소등과 같은 소스 가스 및 희석 가스는 그로부터의 하부부분을 통해 리액터로 안내되며 그로부터의 상부 부분을 통해 소비된다. 3개의 죤으로 분할된 히터가 바람직한 온도의 등온 죤이 3개의 죤을 분리적으로 조절하는 것에 의해 거의 리액터 센터에서 형성되도록 리액터 외부에 부착되었다. 상기 등온 죤의 길이는 대략 350mm 이며 온도가 600℃로 셋될 때 예로 0.2℃ 이하의 온도 변형을 도시한다. 리액터로 삽입된 각각 기판사이의 간격이 10mm인 경우에, 35기판은 하나의 배치(batch)동안 취급된다. 실시예 1에서, 17기판들이 200mm 간격으로 등온 죤에 위치한다.During deposition, the volume of LP CVD reactor used is 184.51 liters, and the substrate is positioned horizontally near the reactor center. As required, source gases and diluent gases such as helium, nitrogen, argon, hydrogen and the like are directed to the reactor through the lower portion therefrom and consumed through the upper portion therefrom. A heater divided into three zones was attached to the outside of the reactor such that an isothermal zone of desired temperature was formed at the reactor center almost by controlling the three zones separately. The isothermal zone has a length of approximately 350 mm and shows a temperature variation of 0.2 ° C. or less when the temperature is set to 600 ° C., for example. When the spacing between each substrate inserted into the reactor is 10 mm, 35 substrates are handled during one batch. In Example 1, 17 substrates were placed in an isothermal zone at 200 mm intervals.

상기 배기는 로터리 펌프의 직렬로 접속된 기계적 부스터(booster) 펌프 사용에 의해 수행된다. 2개의 펌프가 600℃ 리액터 온도에서 동작하는 상태에서, 상기 리액터에서 평형 압력은 헬륨이 9sccm으로 흐를 때, 5.05mtorr이며, 헬륨이 74sccm로 흐를 때, 25.20mtorr이다. 상기 리액터에서 평형 압력이 본질적으로 상기 값들사이의 흐름비 범위내에서 선형적으로 변화하지만, 상기 선형에서의 변형은 넓은 흐름비 범위에 대해 발생한다. 예로, 상기 펌프가 600℃에서 동작하는 상태에서, 상기 평형 압력은 헬륨이 200sccm에서 발생될 때 56.56mtorr이며, 상기 압력은 헬륨이 1slm에서 발생될 때는 186.04mtorr이다. 상기 평형 압력이 200sccm의 흐름비와 1lsm의 흐름비 사이에서 선형적으로 변화하지만, 상기 흐름비에 의존하는 압력은 9sccm과 9sccm 사이의 흐름비와는 다르다. 상기 압력은 가스의 종류에는 무관한 캐패시턴스 마노메타에 의해 측정된다.The evacuation is carried out by the use of mechanical booster pumps connected in series of rotary pumps. With two pumps operating at 600 ° C. reactor temperature, the equilibrium pressure in the reactor is 5.05 mtorr when helium flows at 9 sccm and 25.20 mtorr when helium flows at 74 sccm. Although the equilibrium pressure in the reactor essentially varies linearly within the flow rate range between the values, the deformation in the linear occurs over a wide flow rate range. For example, with the pump operating at 600 ° C., the equilibrium pressure is 56.56 mtorr when helium is generated at 200 sccm and the pressure is 186.04 mtorr when helium is generated at 1 slm. Although the equilibrium pressure varies linearly between a flow rate of 200 sccm and a flow rate of 1 lsm, the pressure that depends on the flow rate is different from the flow rate between 9 sccm and 9 sccm. The pressure is measured by capacitance manometa irrespective of the type of gas.

상기 기판은 거기에 형성된 소스/드레인 영역을 가지며 천연 산화물 막을 가지지 않는 면은 즉시 상기 기판면이 아래로 향하도록 저압 CVD 리액터로 삽입된다. 삽입하는 동안에, 상기 리액터에서의 온도는 395℃와 400℃ 사이에 존재하며, 상기 리액터 내측은 질소 대기에서 유지된다. 질소 커튼은 기판이 리액터에 삽입될 때 리액터에서 공기 흐름을 최소화하도록 대략 6slm에서 질소 사용에 의해 리액터 인렛 가까운 부분에서 형성된다.The substrate has a source / drain region formed therein and a surface without a native oxide film is immediately inserted into the low pressure CVD reactor with the substrate face down. During insertion, the temperature in the reactor is between 395 ° C. and 400 ° C., and the inside of the reactor is maintained in a nitrogen atmosphere. The nitrogen curtain is formed near the reactor inlet by using nitrogen at approximately 6 slm to minimize air flow in the reactor when the substrate is inserted into the reactor.

상기 기판이 리액터로 삽입된 후에, 배기 및 누설 테스트가 실행된다. 정상적으로 검출된 경우에, 상기 리액터 온도는 400℃의 삽입온도에서 증착 온도까지 증가된다. 이 실시예에서, 채널 부분으로서 제공된 실리콘 박막은 600℃로 증착되기 때문에, 온도 증가에 대해 요구된 시간은 1시간이다. 시간 증가에 대한 시간은 증착온도에 대응하여 변화하여야만 한다. 예를들어, 증착온도가 630℃일때는 1시간 30분이 요구되고, 증착온도가 550℃일때는 단지 35분이 요구된다. 온도 상승의 주기동안에, 2개의 펌프가 동작하고, 적어도 99.99%의 순도를 가지는 불활성 또는 감소 가스가 계속해서 흐르도록 발생한다. 상기 형태의 가스예는 수소, 헬륨, 질소, 네온, 아르곤, 크세논, 크립톤 등과 같은 순수한 가스를 포함하는 불활성 가스 또는 감소 가스로서 사용되며 가스는 그로부터 혼합된다. 99.9999%의 순도를 가지는 헬륨이 실시예 1에서처럼, 350sccm에서 계속적으로 발생하는 경우, 전체 리액터 압력은 95%의 독단적인 레벨을 가지고 80.8±1.3mtorr에서 유지된다. 이 실시예에서, 리액터의 압력은 온도상승동안 80.95mtorr이다.After the substrate is inserted into the reactor, exhaust and leakage tests are performed. In the case of normal detection, the reactor temperature is increased from the insertion temperature of 400 ° C. to the deposition temperature. In this embodiment, since the silicon thin film provided as the channel portion is deposited at 600 ° C., the time required for the temperature increase is 1 hour. The time for increasing time must change in response to the deposition temperature. For example, 1 hour and 30 minutes are required when the deposition temperature is 630 ° C., and only 35 minutes are required when the deposition temperature is 550 ° C. During the period of temperature rise, the two pumps are operated and occur so that inert or reducing gases with a purity of at least 99.99% continue to flow. Gases of this type are used as inert or reducing gases, including pure gases such as hydrogen, helium, nitrogen, neon, argon, xenon, krypton and the like, and the gases are mixed therefrom. If helium with a purity of 99.9999% occurs continuously at 350 sccm, as in Example 1, the total reactor pressure is maintained at 80.8 ± 1.3 mtorr with an arbitrary level of 95%. In this embodiment, the reactor pressure is 80.95 mtorr during temperature rise.

상기 온도가 증착온도에 도달된후에, 상기 실리콘 박막은 소스 가스로서 리액터에 안내된 실란 및 희석 가스를 포함하는 많은 소정의 실란 또는 소정의 혼합가스를 사용하여 증착된다. 온도상승 동안에는 통과된 같은 가스를 희석가스로 사용하는 것이 가능하다. 어떤 경우라도, 각각의 가스의 순도는 99.999% 이상이다. 이 실시예 1에서, 실리콘 박막은 희석 개스를 사용하지 않고도 10sccm에서 순도 99.999% 또는 그 이상의 실란을 주입하므로서 증착된다. 증착동안, 리액터내 전압력은 8.54mtorr이다. 리액터내 입력이 소스 개스로서 사용된 실란의 부분압 및 반응물인 수소의 부분압과의 합이기 때문에, 이 실시예 1에서 부분 압력은 정확하게 결정될 수 없다. 그러므로, 불활성 헬륨 개스가 동일 조건하의 10sccm에서 주입되도록 할 때 상기 부분압은 리액터내 평형압으로부터 대략 평가된다. 실시예 1에서, 이 방법에 의해 평가되는 실란의 부분압은 5.4mtorr이다. 실시예 1에서, 채널부를 형성하는 실리콘 박막은 14.27Å/min 증착비에서 250Å 두께로 증착된다.After the temperature reaches the deposition temperature, the silicon thin film is deposited using a number of predetermined silanes or predetermined mixed gases including silane and diluent gas guided to the reactor as source gas. During the temperature rise it is possible to use the same gas passed as the diluent gas. In any case, the purity of each gas is at least 99.999%. In this Example 1, the silicon thin film was deposited by injecting 99.999% or higher purity silane at 10 sccm without using dilution gas. During deposition, the total pressure in the reactor is 8.54 mtorr. Since the input in the reactor is the sum of the partial pressure of the silane used as the source gas and the partial pressure of the reactant hydrogen, the partial pressure in this Example 1 cannot be accurately determined. Therefore, the partial pressure is estimated approximately from the equilibrium pressure in the reactor when inert helium gas is injected at 10 sccm under the same conditions. In Example 1, the partial pressure of silane evaluated by this method is 5.4 mtorr. In Example 1, the silicon thin film forming the channel portion was deposited to a thickness of 250 mW at a 14.27 mW / min deposition ratio.

그리고나서, 그에 따라서 증착된 실리콘 박막은 레지스트를 사용하므로서 패턴화되고 나서 탄소 테트라 플로우르화물과 산소를 함유한 플라즈마 혼합물을 사용하므로서 에칭되어, 실리콘 박막(105) 채널부(제1도(c))을 형성한다. 실시예 1에서, 증착된 실리콘 박막은 7.6Å/sec의 에칭비에서 700w의 전력을 갖는 50sccm : 100sccm비에서 CF2및 O2를 함유한 15Pa의 진공 플라즈마는 사용하므로서 에칭된다. 96%의 황산으로 97℃에서 20분 동안 세척하고 60%의 끓는 질산에 30분동안 담가논 후, 그리고나서 게이트 절연막(106)은 APCVD 처리(제1도(d))에 의하여 증착된다. 이 실시예 1에서, SiO2막은 300sccm에서 20%의 실란을 함유한 질소/실란 개스와 300℃의 기판 온도에서 420sccm인 산소를 통과하므로서 1,500Å 두께로 증착된다. 증착비는 1.85Å/sec이다. 막의 굴절율은 6328Å의 광 파장당 1.455이고 25℃에서 1.67%의 플로오르화 수소산 수용액으로 에칭한 속도는 21.3Å/sec이다.The silicon thin film thus deposited is then patterned using a resist and then etched using a plasma mixture containing carbon tetrafluoride and oxygen to form the silicon thin film 105 channel portion (FIG. 1 (c)). ). In Example 1, the deposited silicon thin film was etched using a 15Pa vacuum plasma containing CF 2 and O 2 at a 50sccm: 100sccm ratio with a power of 700w at an etching ratio of 7.6 kW / sec. After washing for 20 minutes at 97 ° C. with 96% sulfuric acid and soaking in 60% boiling nitric acid for 30 minutes, the gate insulating film 106 is then deposited by APCVD treatment (FIG. 1 (d)). In this Example 1, a SiO 2 film was deposited to a thickness of 1,500 kPa while passing nitrogen / silane gas containing 20% silane at 300 sccm and oxygen at 420 sccm at a substrate temperature of 300 ° C. The deposition ratio is 1.85 mW / sec. The refractive index of the film is 1.455 per light wavelength of 6328 kHz and the rate of etching at 25 ° C. with an aqueous hydrofluoric acid solution of 167% is 21.3 Å / sec.

그리고나서 게이트 전극(107)으로서 작용하는 박막은 스퍼터링 증착 또는 CVD 처리등에 의해 증착된다. 이 실시예 1에서, 비록 인듐 주석산화물(ITO)이 게이트 전극에 대한 물질로서 선택되어 알루미늄, 크롬등의 금속물질을 스퍼터링 처리하므로서 2600Å로 증착될지라도, 실리콘 막, 실리콘 금속 화합물등은 게이트 전극에 대한 물질로서 사용될 수 있다. 게이트 전극으로서 작용하는 박막이 증착된후, 게이트 전극이 형성되고(제1도(e)) 그리고나서 접촉홀은 게이트 절연막에서 개방된다. 그리고나서 소스 및 드레인 테이크 오프(take off) 전극은 스퍼터링 처리에 의해 형성되어 트랜지스터(제1도(f))를 완성시킨다.Then, the thin film serving as the gate electrode 107 is deposited by sputtering deposition or CVD processing or the like. In this embodiment 1, even though indium tin oxide (ITO) was selected as the material for the gate electrode and deposited at 2600 μs by sputtering a metal material such as aluminum or chromium, a silicon film, a silicon metal compound, or the like was deposited on the gate electrode. It can be used as a substance for. After the thin film serving as the gate electrode is deposited, the gate electrode is formed (FIG. 1 (e)), and then the contact hole is opened in the gate insulating film. The source and drain take off electrodes are then formed by sputtering to complete the transistor (FIG. 1F).

제2도중 제2-a도는 상술된 방법으로 형성된 샘플 박막 트랜지스터(TFT)의 VGS-Ids곡선의 일예를 도시한 것이다. 도면에서, Ids는 소스/드레인 전류이고 VGS는 게이트 전압이다. 상기 특성은 소스/드레인 전압 Vds=4{V} 및 25℃의 온도에서 측정된 것이다. 트랜지스터 채널부는 10㎛의 길이 L과 10㎛의 폭을 갖는다. 트랜지스터가 턴온될 때 흐르는 온 전류 Ids는 VGS=4[V]이고 VGS=10[V]인 동안 1.32[μA]이다. 최소 Ids에서 오프 전류 Ids는 Vds=4[V] 및 VGS=-3.5[V]에서 0.12[pA]이다. 얻어진 박막 트랜지스터는 7배의 크기보다 큰 온/오프 비를 갖는 양호한 특성을 지닌다. 트랜지스터의 포화 전류 영역에서 얻어진 효율적인 전자 모빌러티는 3.9[cm2/v.s]이다.2A to 2D illustrate an example of the V GS −I ds curve of the sample thin film transistor TFT formed by the above-described method. In the figure, I ds is the source / drain current and V GS is the gate voltage. The properties were measured at source / drain voltage V ds = 4 {V} and at a temperature of 25 ° C. The transistor channel portion has a length L of 10 mu m and a width of 10 mu m. The on current I ds flowing when the transistor is turned on is 1.32 [μA] while V GS = 4 [V] and V GS = 10 [V]. Current I ds off at least I ds is 0.12 [pA] at V ds = 4 [V] and V GS = -3.5 [V]. The thin film transistor obtained has good characteristics with an on / off ratio of more than seven times the size. The efficient electron mobility obtained in the saturation current region of the transistor is 3.9 [cm 2 / vs].

박막 트랜지스터는 채널부 실리콘 박막을 증착하는 단계를 제외하면 실시예 1에서 사용된 공정과 동일한 공정으로 형성된다. 실시예 2에서, 채널부 실리콘 박막이 증착될 때, 온도를 증가시키기 위하여 요구되는 시간은 1½시간이고 순도 99.9999%의 헬륨이 온도 상승동안 350sccm에서 연속적으로 통과된다. 실리콘 박막은 630℃의 증착온도와 희석 개스의 사용없이도 150sccm의 실란 주입비에서 250Å로 증착된다. 증착동안, 반응기내의 압력은 49.2mtorr이고 실란대신 헬륨 사용에 의해 평가된 실란의 부분압은 73.4Å/min이다. 이 실시예 2는 종래 기술에 해당한다. 제2도중 제2-b도는 상술된 방법으로 형성된 샘플 박막 트랜지스터의 VGS-Ids특성을 도시한 것이다. 트랜지스터의 크기와 측정 조건은 실시예 1에 사용된 것들과 동일하다. 실시예 2에서, 온 전류 Ids는 0.12[μA], 오프 전류 Ids는 0.15[pA] 및 온/오프비는 6배의 크기보다 작다. 트랜지스터의 포화 전류 영역에서 결정된 효율적인 전자 모빌러티는 2.4cm2/v.s}이다.The thin film transistor is formed in the same process as used in Example 1 except for depositing the channel portion silicon thin film. In Example 2, when the channel silicon film was deposited, the time required to increase the temperature was 1½ hours and helium of 99.9999% purity was continuously passed at 350 sccm during the temperature rise. The silicon thin film is deposited at 250 μs at a silane implantation rate of 150 sccm without the deposition temperature of 630 ° C. and the use of dilution gas. During the deposition, the pressure in the reactor was 49.2 mtorr and the partial pressure of silane evaluated by the use of helium instead of silane was 73.4 kPa / min. This example 2 corresponds to the prior art. 2B of FIG. 2 show V GS -I ds characteristics of the sample thin film transistor formed by the above-described method. The size and measurement conditions of the transistors are the same as those used in Example 1. In Example 2, the on current I ds is 0.12 [μA], the off current I ds is 0.15 [pA] and the on / off ratio is less than six times the magnitude. The effective electron mobility determined in the saturation current region of the transistor is 2.4 cm 2 / vs}.

실리콘 막이 트랜지스터의 채널용을 형성하기 위하여 저압 CVD 처리에 의해 증착될 때, 증착 온도가 높으면 높을수록 트랜지스터의 특성이 더욱 개선되기 때문에, 실리콘 막은 일반적으로 종래 기술의 630℃의 고온 또는 그 이상의 고온에서 증착된다. 그러나, 본 발명의 일실시예인 실시에 1에서 얻어진 결과와 종래 기술에 해당하는 실시예 2에서 얻어진 결과와 비교하면, 실리콘 박막 채널부가 저압 CVD 처리에 의하여 증착될 때 8.54mtorr의 반응에 전압과 5.4mtorr의 실란 부분압에 증착된 실리콘 박막을 구비한 주요부를 갖는 박막 트랜지스터는 비록 증착온도가 630℃인 종래 기술에 해당하는 실시예 2와 비교하여 증착온도가 600℃만큼 낮을지라도 높은 성능을 갖는다는 것을 보여준다.When a silicon film is deposited by a low pressure CVD process to form a channel for the transistor, the silicon film is generally at a high temperature of 630 ° C. or higher in the prior art, since the higher the deposition temperature, the more the transistor characteristics are improved. Is deposited. However, compared with the results obtained in Example 1, which is one embodiment of the present invention, and those obtained in Example 2, which correspond to the prior art, when the silicon thin film channel portion is deposited by a low pressure CVD process, the voltage and 5.4 in the reaction of 8.54 mtorr are deposited. The thin film transistor having the main part with the silicon thin film deposited at the silane partial pressure of the mtorr has a high performance even though the deposition temperature is as low as 600 ° C. compared with Example 2 which corresponds to the prior art where the deposition temperature is 630 ° C. Shows.

박막 트랜지스터는 실리콘 박막 채널부를 증착하는 단계를 제외하면 실시예 1에서 사용된 공정과 동일한 공정에 의하여 형성된다. 실시예 3에서, 실리콘 박막 채널부가 증착될 때, 온도를 증가시키기 위하여 요구되는 시간은 1시간이고 순도 99.9999%의 헬륨은 온도 상승동안 350sccm에서 연속적으로 통과된다. 실리콘 박막 채널부는 600℃의 증착 온도와 15sccm 인터벌에서 10 내지 70sccm에서의 실란 주입비에서 증착된다.The thin film transistor is formed by the same process as used in Example 1 except for depositing a silicon thin film channel portion. In Example 3, when the silicon thin film channel portion is deposited, the time required to increase the temperature is 1 hour and helium of 99.9999% purity is continuously passed at 350 sccm during the temperature rise. The silicon thin film channel portion is deposited at a deposition temperature of 600 ° C. and a silane implantation ratio of 10 to 70 sccm at 15 sccm intervals.

박막 트랜지스터에 사용되는 채널 영역의 두께는 250Å이다. 제3도는 반응기내 압력의 작용처럼 상술된 방법에 의해 얻어진 각 박막 트랜지스터의 효율적인 전자 모빌러티(포화 전류 영역으로부터 결정됨)의 결과를 다이어그램한 것이다. 표 1은 실란 대신 헬륨사용에 의해 평가된 실란 부분압, 증착비 및 각 샘플에 대한 효율적인 전자 모빌러티를 도시한 것이다. 제3도 및 표 1에 도시된 에러는 95% 신뢰 레벨을 갖는 인터벌 평가이다.The channel region used for the thin film transistor is 250 kW thick. FIG. 3 is a diagram of the results of efficient electron mobility (determined from the saturation current region) of each thin film transistor obtained by the method described above as a function of pressure in the reactor. Table 1 shows the silane partial pressure, deposition rate and efficient electron mobility for each sample as assessed by using helium instead of silane. The errors shown in FIG. 3 and Table 1 are interval evaluations with 95% confidence levels.

표 1 또는 제3도로부터 보인 것처럼, 반응기내 압력이 15mtorr 보다 그보다 작거나 또는 실란 부분압이 10mtorr 또는 그보다 작을 때, 샘플 넘버 3-4 또는 3-5처럼 효율적인 모빌러티는 40% 또는 그 이상으로 개선되고 양호한 특성을 갖는 트랜지스터가 얻어질 수 있다.As shown in Table 1 or Figure 3, when the pressure in the reactor is less than 15 mtorr or the silane partial pressure is 10 mtorr or less, efficient mobility, such as sample numbers 3-4 or 3-5, is improved to 40% or more. And a transistor having good characteristics can be obtained.

박막 트랜지스터는 채널부분 실리콘 박막을 증착시키는 단계를 제외하고는 실시예 1에서 이용된 바와같은 공정에 의해서 형성된다. 실시예 4에서, 채널부분 실리콘 박막이 증착될 때 온도를 상승시키는데 필요한 시간은 1시간이고 99.9999% 이상의 순도를 갖는 헬륨이 온도상승 시간동안 350sccm에서 연속적으로 통과되었다. 채널부분 실리콘 박막은 600℃의 증착온도에서 700sccm의 헬륨으로 희석된 40sccm의 실레인을 이용하므로써 박막 트랜지스터에 대해 250Å 두께로 증착되었다. 증착시, 반응실에서의 총 압력은 146.4mtorr이었다. 부분압력에 대한 달톤 법칙을 이용하므로써 계산된 실레인 부분압력은 7.81mtorr이었다. 증착비율은 24.7Å/min이었다. 박막 트랜지스터의 포화 전류 영역으로부터 결정되는 유효 전자 이동도는 3.77[cm /v.s]이었다. 실시예 3의 샘플 3-3과 실시예 4의 샘플과의 비교는 희석가스의 이용으로 말미암아 실레인 부분압력이 10mtorr 또는 그 이하일 때, 유효 이동도는 비록 반응실에서의 압력이 15mtorr 또는 그 이상일 경우라도 약 50%까지 개선되어, 트랜지스터로서의 양호한 통성이 얻어질 수 있음을 보이고 있다.The thin film transistor is formed by a process as used in Example 1 except for depositing a channel portion silicon thin film. In Example 4, the time required to raise the temperature when the channel portion silicon thin film was deposited was 1 hour and helium having a purity of 99.9999% or more was continuously passed at 350 sccm during the temperature rise time. The channel portion silicon thin film was deposited to a thickness of 250 에 for the thin film transistor by using 40 sccm of silane diluted to 700 sccm of helium at a deposition temperature of 600 ° C. During deposition, the total pressure in the reaction chamber was 146.4 mtorr. The calculated silane partial pressure was 7.81 mtorr using the Dalton's law for partial pressure. The deposition rate was 24.7 dl / min. The effective electron mobility determined from the saturation current region of the thin film transistor is 3.77 [cm /v.s]. Comparison of sample 3-3 of Example 3 with sample 4 of Example 4 shows that when the silane partial pressure is 10 mtorr or lower due to the use of diluent gas, the effective mobility is 15 mtorr or higher in the reaction chamber. Even in this case, it has been improved by about 50%, showing that good flexibility as a transistor can be obtained.

SiO하부층막을 석영 유리기판과 하나의 수정 실리콘 기판상에 형성시켰다. 그리고나서 실리콘 막을 하부층 막상에 형성시켰다. 그리고나서, 실리콘 막의 성분을 검사했다. 기판으로 사용되는 석영유리는 직경이 75mm이고 두께가 1.2mm이었다. 단일의 수정 실리콘 웨이퍼는 방위가 100이었고 인이 도핑됨으로 해서 n-형 반도체가 되었다. 웨이퍼의 저항성은 3.0Ωcm였다. 각 기판은 이 기판 표면으로부터 오염을 제거할 목적으로 5분동안 60%의 끓는 질산에 침탕되고 다시 각 기판의 표면상에 형성된 자연 산화물 막을 제거할 목적으로 10초 동안 5%의 불화수소산의 수성용액에 침탕되었다. 세척직후, 2,000Å의 SiO하부층막이 APCVD 공정으로 증착되었다. 증착조건은 제1실시예에서 SiO하부층 막(102)을 증착시키는 경우에서와 같다.An SiO lower layer film was formed on a quartz glass substrate and one quartz silicon substrate. Then, a silicon film was formed on the lower layer film. Then, the components of the silicon film were examined. The quartz glass used as the substrate had a diameter of 75 mm and a thickness of 1.2 mm. The single crystal silicon wafer had an orientation of 100 and was doped with phosphorus, resulting in an n-type semiconductor. The resistivity of the wafer was 3.0 kcm. Each substrate was soaked in 60% boiling nitric acid for 5 minutes to remove contamination from the substrate surface and again 5% aqueous solution of hydrofluoric acid for 10 seconds to remove the native oxide film formed on the surface of each substrate. Was bathed in. Immediately after washing, a 2,000 micron SiO underlayer film was deposited by the APCVD process. The deposition conditions are the same as in the case of depositing the SiO lower layer film 102 in the first embodiment.

그리고나서, 각 기판은 600℃의 질소 대기에서 2시간동안 가열되었다. 굴절지수, 에칭비율 등과 같은 성질 및 CVD 공정으로 형성된 SiO막의 두께는 잇따른 열처리에 의해 변화되었다. SiO하부층 막의 성질에서의 변화는 여기에 증착된 실리콘 막의 성질에 영향을 끼친다. 실시예 5에서, 불순물을 포함하고 있는 실리콘 박막(103)이 형성될 때 SiO하부층 막에 가해지는 열 생성을 위한 열 처리가 수행된다. 이와같은 방식으로 하여, 채널부분 실리콘 막이 실시예 1 및 3에서 채널부분 실리콘 막을 형성시키는 경우에서와 같은 조건하에서 증착된다.Each substrate was then heated in a nitrogen atmosphere at 600 ° C. for 2 hours. Properties such as refractive index, etching rate, and the like and the thickness of the SiO film formed by the CVD process were changed by subsequent heat treatment. Changes in the properties of the SiO underlayer film affect the properties of the silicon film deposited thereon. In Embodiment 5, heat treatment for heat generation applied to the SiO lower layer film is performed when the silicon thin film 103 containing the impurity is formed. In this manner, the channel portion silicon film is deposited under the same conditions as in the case of forming the channel portion silicon film in Examples 1 and 3.

그리고나서, 각 기판이 5분동안 끓는 질산에 침탕되고 다시 SiO의 표면을 세척하기 위해 20초동안 1.67%의 불화 수소산의 수성용액에 침탕되었다. 침탕시, 대략 400Å의 SiO막이 제거되었다. 각 기판이 15분동안 질소로 버블링된 순수한 물로 세척되어 스핀 건조기로 건조된후, 실리콘 막을 저압력 CVD 공정에 의해 SiO하부층 막에 증착되었다. 이 증착은 실시예 1에서 채널 실리콘 막을 증착시키는데 이용되는 것과 같은 저압력 CVD 장치에 의해 수행되었다. 실시예 5에서, 실리콘 웨이퍼가 기판으로 이용되는 경우에, 실시예 3 및 4에 이용된 것과 같은 조건하에서 실리콘 막이 증착되었다. 즉, 기판이 390℃ 내지 400℃의 온도에서 유지되는 반응기내로 삽입된 후, 반응기에서의 온도는 1시간에 걸쳐서 600℃의 증착온도로 상승되었다. 반응기 온도가 600℃의 증착온도로 상승하는 주기동안 기계식 부스터 펌프 및 로타리 펌프가 작동되었고, 99.9999% 이상의 순도를 갖는 헬륨이 350sccm으로 통과되었다. 실리콘 막은 실시예 3에서 사용된 것과 같은 조건하에서는 실레인 흐름비가 희석 가스를 사용함이 없이 15sccm의 간격에서 10sccm으로부터 70sccm으로 세팅되는 식으로 증착되고 그리고 실시예 4에서 사용된 것과 같은 조건하에서는 40sccm에서의 실레인이 710sccm의 헬륨으로 희석되는 식으로 증착되었다. 증착막 각각의 두께는 250Å이 되었다. 실시예 5에서, 석영 유리판이 기판으로 사용되는 경우에, 증착막의 두께 및 온도를 상승시키는 방법을 제외하고는 실리콘 웨이퍼를 기판으로 사용하는 상기 경우와 같은 조건하에서 실리콘 막이 증착되었다. 실시예 5에서, 석영 유리판이 기판으로 사용될 때, 상기 조건하에서 증착된 막을 두께는 5,000ű250Å, 1000ű50Å 및 1370ű30Å이 되었다. 실리콘 막 각각이 증착되기전, 반응기의 온도는 400℃에서 600℃로 상승하였고, 900sccm에서 99.99% 이상의 순도를 갖는 질소를 통과함과 아울러 반응기의 압력이 약 160mtorr로 유지되었다. 상기 여러 조건하에서 증착된 실리콘 박막 각각에서 기판 표면에 수직인 방향으로의 결정학상의 방위는 X-레이 회절로 검사되었다. 다시 말해서, 각 방향에서 방위의 볼륨비는 측정된 X-레이 회절세기로부터 결정되어, 완전히 무작위로 배향된 실리콘 파우더의 회절세기의 비율과 비교되었다. 평면의 불균형 또한 비교되었다. 이와같은 측정시에, 각 막의 두께는 5000ű250Å이었다. 1000ű50Å의 두께를 갖는 실리콘 박막 샘플의 결정체가 레이져 RAMAN 분광 사진술로 계산되었고, 각각 1370ű30Å과 250Å의 두께를 갖는 실리콘 박막 샘플의 결정체는 다중-파장 길이 편광 분석기(다중 파장길이 분광 일립소메트리, 프랑스의 Sopra사에 의해 제조된 MOSS-ES4G)에 의해 계산되었다. 레이져 RAMAN 분광 사진술에서, 830(cm ) 내지 108(cm )의 영역내에서 주사가 수행되어, 결정 실리콘에 대응하는 광학 모드 주파수인 약 520(cm )에서의 Raman 스캐터링 집적 세기 IC와 그리고 약 130(cm )에서의 어코스틱 수직 파형 모드(TA) 약 290(cm )에서의 어코스틱 수평 파형모드(LA), 약 405(cm )에서의 광학 수평 파형모드(LA) 및 약 480(cm )에서의 광학 수직 파형모드(TO)를 포함하는 비결정 실리콘의 스캐터링 집적 세기의 합 Ia 사이의 상대비로부터 결정체가 결정되었는바, 상기 주파수들은 비결정 실리콘(Appl. pys. Lett., 40(6), 534(1982))에 대응하는 주파수이다.Each substrate was then immersed in boiling nitric acid for 5 minutes and again in an aqueous solution of 1.67% hydrofluoric acid for 20 seconds to clean the surface of SiO. At the time of bathing, approximately 400 Pa of SiO film was removed. After each substrate was washed with pure water bubbled with nitrogen for 15 minutes and dried in a spin dryer, a silicon film was deposited on the SiO underlayer film by a low pressure CVD process. This deposition was performed by a low pressure CVD apparatus such as that used to deposit the channel silicon film in Example 1. In Example 5, when a silicon wafer was used as the substrate, a silicon film was deposited under the same conditions as those used in Examples 3 and 4. That is, after the substrate was inserted into the reactor maintained at a temperature of 390 ° C. to 400 ° C., the temperature in the reactor was raised to a deposition temperature of 600 ° C. over 1 hour. During the period in which the reactor temperature rose to a deposition temperature of 600 ° C., a mechanical booster pump and a rotary pump were operated, and helium with a purity of 99.9999% or higher was passed at 350 sccm. The silicon film was deposited in such a manner that the silane flow rate was set from 10 sccm to 70 sccm at an interval of 15 sccm without using diluent gas under the same conditions as used in Example 3 and at 40 sccm under the same conditions as used in Example 4 The silane was deposited in such a way that it was diluted with 710 sccm of helium. The thickness of each of the deposited films was 250 kPa. In Example 5, when a quartz glass plate was used as the substrate, a silicon film was deposited under the same conditions as in the case where the silicon wafer was used as the substrate except for the method of raising the thickness and temperature of the deposited film. In Example 5, when a quartz glass plate was used as the substrate, the films deposited under the above conditions were 5,000 kPa ± 250 kPa, 1000 kPa + 50 kPa and 1370 kPa + 30 kPa. Before each silicon film was deposited, the temperature of the reactor rose from 400 ° C. to 600 ° C., while passing through nitrogen having a purity of at least 99.99% at 900 sccm, while maintaining the pressure of the reactor at about 160 mtorr. The crystallographic orientation in the direction perpendicular to the substrate surface in each of the silicon thin films deposited under the various conditions was examined by X-ray diffraction. In other words, the volume ratio of orientation in each direction was determined from the measured X-ray diffraction intensities, and compared with the ratio of the diffraction intensities of the completely randomly oriented silicon powder. Planar imbalances were also compared. In such a measurement, the thickness of each film was 5000 mm ± 250 mm. Crystals of silicon thin film samples with thickness of 1000Å ± 50Å were calculated by laser RAMAN spectroscopy, and the crystals of silicon thin film samples with thickness of 1370Å ± 30Å and 250Å, respectively, were multi-wavelength polarization analyzer (multi-wavelength spectroscopic ellipsome Tri, MOSS-ES4G manufactured by Sopra, France). In laser RAMAN spectroscopy, 830 (cm ) To 108 cm Scanning is performed in the region of < RTI ID = 0.0 > Raman scattering integrated intensity IC at) and about 130 cm Acoustic Vertical Waveform Mode (TA) Approx. 290 cm Acoustic horizontal waveform mode (LA) at approx. Optical horizontal waveform mode (LA) and approx. 480 cm The crystals were determined from the relative ratios between the sum Ia of the scattering integration intensities of amorphous silicon, including the optical vertical waveform mode (TO), in which the frequencies were determined by amorphous silicon (Appl. Pys. Lett., 40 (6). 534 (1982).

즉 결정도 P는 다음 방정식으로 계산되었다.That is, the crystallinity P was calculated by the following equation.

σ=Ic/(Ic+Ia)σ = Ic / (Ic + Ia)

집적강도를 스캐터링하는 보정계수 K로서 0.08이 사용되었다. 다중파장 타원편광법에 있어서는 250nm 내지 850nm의 파장범위내의 회전 편광자를 이용하여 주사를 행하였다. 입사각은 70°이었다. tanρ 및 cos△의 스펙트럼이 얻어졌다. 사전 측정되어진 비결정 실리콘의 스펙트럼과 결정 실리콘의 스펙트럼은 복합 굴절율 조합에 관계되는 브르게만의 법칙(D.A.G. BRUGGEMAN, Ann. Phys. (Leipzig) 24,636(1935)에 따라 비결정 실리콘과 결정 실리콘간의 희망크기비로 서로 결합된다. 결정도는 생성된 스펙트럼이 측정된 스펙트럼과 최적으로 일치하는 크기에 의해 혼합비로 결정되었다.0.08 was used as the correction factor K for scattering the integrated strength. In the multi-wavelength elliptical polarization method, scanning was performed using a rotating polarizer in the wavelength range of 250 nm to 850 nm. The incident angle was 70 degrees. The spectra of tanρ and cosΔ were obtained. The pre-measured spectrum of amorphous silicon and that of crystalline silicon is determined by the desired size ratio between amorphous silicon and crystalline silicon in accordance with DBR BRUGGEMAN, Ann. Phys. (Leipzig) 24,636 (1935). The crystallinity was determined by the mixing ratio by the magnitude of the resulting spectra that best matches the measured spectra.

제4도는 리액터와 LP CVD 공정으로 얻어진 실리콘 박막의 평면 비등방성간에서의 압력 관계를 도시한 것이다. 리액터에서는 단지 실란의 유속만이 10sccm에서 70sccm으로 변화되었다. 리액터에서 생성된 압력을 제4도의 가로 좌표상에서 도시하고 있다. 종래의 저압력 CVD 공정에서 사용된 40mtorr 내지 750mtorr 보다 훨씬 낮은 압력에서 실리콘막이 증착되었다. 제4도로부터 전체 약 20mtorr의 압력에서 {220}평면으로부터 완전하게 리플렉션을 얻을 수 있으며, 반면에 {111}평면으로부터 리플렉션은 전체 15mtorr 또는 그 이하의 압력에서 강해진다는 것을 알 수 있다. 실란대신에 헬륨을 사용하여 얻어진 실란의 부분압력과 리액터간의 압력은 실시예 3의 표 1에서 도시된다. 평면 비등방성이 변화되는 15mtorr의 전체 압력에 대응하는 실란 부분압력은 10mtorr이다. 710sccm의 헬륨으로 희석되어진 40sccm의 실란을 사용하여 상술된 바와 같은 동일 방법으로 다른 실리콘 박막을 증착하였다. 증착동안 리액터의 전체 압력은 146.4mtorr이었으며, 달턴의 부분압력법칙을 이용하여 계산된 실란 부분압력은 7.81mtorr이었다. 평면 비등방성에 관하여, 이 박막에서 {111}평면의 방위는 0.279이며 {220}평면의 방위는 0.646이었다. 이와같이 제4도에서 도시된 바와같이 어떠한 희석도 없이 21.1mtorr의 전체 리액터 압력과 40sccm의 실란 유속으로 증착될 때 {111}평면에서의 0.021의 방위와 비교하여, {111}평면의 방위는 희석에 의해 실란 부분압력을 10mtorr 내지 그 이하로 감소시킴으로써 증가될 수 있다는 것이 발견되었다.4 shows the pressure relationship between the planar anisotropy of the reactor and the silicon thin film obtained by the LP CVD process. In the reactor only the flow rate of silane was changed from 10 sccm to 70 sccm. The pressure generated in the reactor is shown on the abscissa of FIG. Silicon films were deposited at pressures far below the 40 mtorr to 750 mtorr used in conventional low pressure CVD processes. It can be seen from FIG. 4 that the reflection can be obtained completely from the {220} plane at a total pressure of about 20 mtorr, while the reflection from the {111} plane becomes stronger at a total pressure of 15 mtorr or less. The partial pressure of the silane obtained using helium instead of silane and the pressure between the reactors are shown in Table 1 of Example 3. The silane partial pressure corresponding to the total pressure of 15 mtorr at which the planar anisotropy is changed is 10 mtorr. Another silicon thin film was deposited in the same manner as described above using 40 sccm silane diluted with 710 sccm helium. The total pressure of the reactor during the deposition was 146.4 mtorr and the silane partial pressure calculated using Dalton's law of partial pressure was 7.81 mtorr. In terms of plane anisotropy, the orientation of the {111} plane in this thin film was 0.279 and the orientation of the {220} plane was 0.646. Thus the orientation of the {111} plane is compared to the orientation of 0.021 in the {111} plane when deposited at a total reactor pressure of 21.1 mtorr and a silane flow rate of 40 sccm without any dilution as shown in FIG. It has been found that this can be increased by reducing the silane partial pressure from 10 mtorr to below.

제5도에서는 다중파장 타원 편광법으로 측정된 1.370Å 두께의 샘플과 레이저 라만 분광학으로 측정된 1,000Å 두께의 샘플의 결정도 정도를 도시한다. 상기 두 방법이 상이한 측정 원리, 결정도 정도의 및 두께를 갖기 때문에, 절대치가 서로 다르다. 그러나, 제5도에서는 15mtorr의 전체 리액터 압력 또는 10mtorr의 실란 부분 압력에서의 결정도 정도의 단계적인 변화를 도시한다. 실리콘 박막이 실란부분 압력이 7.81mtorr가 되도록 710sccm의 헬륨으로 희석된 40sccm의 실란을 이용한 방법으로 제조되었을 때 라만 분광법으로 측정된 결정도는 41.0%이었으며, 다중 파장 분광 타원 편광법으로 측정된 결정도는 91.0%이었다.FIG. 5 shows the degree of crystallinity of a 1.370 micron thick sample measured by multi-wavelength elliptic polarization and a 1,000 micron thick sample measured by laser Raman spectroscopy. Since the two methods have different measurement principles, degrees of crystallinity and thicknesses, the absolute values differ from one another. However, FIG. 5 shows a stepwise change in the degree of crystallinity at the total reactor pressure of 15 mtorr or the silane partial pressure of 10 mtorr. The crystallinity measured by Raman spectroscopy was 41.0% when the silicon thin film was prepared by using 40sccm silane diluted with 710sccm of helium such that the silane pressure was 7.81mtorr. It was%.

그러므로 600℃ 또는 그 이하의 저온도로 저압력 CVD 공정에 의해 주로 {111} 적합한 방위 또는 고결정도를 갖는 실리콘 박막을 제조하기 위하여는 전체 리액터 압력을 15mtorr 또는 그 이하로 감소시키거나 실란 부분 압력을 10mtorr 또는 그이하로 감소시키는 것이 바람직하다.Therefore, in order to produce a silicon thin film having an orientation or high crystallinity, which is mainly {111} suitable by low pressure CVD process at a low temperature of 600 ° C. or lower, the total reactor pressure is reduced to 15 mtorr or less, or the silane partial pressure is 10 mtorr. Or less.

기판으로서 사용된 실리콘 웨이퍼의 SiO 상에 형성된 실리콘 박막의 굴절률 및 흡광율은 다중 분광 타원 분광법(프랑스 Sopra Co, LTD에서 제조한 MOSS-ES4G)으로 측정되었다. 실시예 5에 있어서, 실리콘 박막은 실시예 3 및 4에서 트랜지스터를 형성하기 위해 채널부 실리콘 막을 증착시키는 것과 동일한 조건하에서 증착되었으며, 박막의 두께는 오차범위내에서 250Å와 일치한다. 측정오차를 포함하여 두께의 간격 정량은 95%의 신뢰 레벨을 갖는 5.2Å이다. 즉, 250Å의 두께를 갖는 동일 실리콘 막의 특성은 실시예 3 및 4에서는 상기 실리콘 막의 트랜지스터 특성에 관해서 또한 실시예 5에서는 상기 실리콘 막의 광 특성에 관해서 검사되었다. 표 2에서는 공기중에서 589.3nm 광에 대한 굴절율과, 공기중에서 308nm 광에 대한 굴절율과 250Å 두께를 갖는 실리콘 막의 404.7nm의 광에 대한 흡광율을 도시하고 있으며, 상기 기술된 모두는 다중 파장 분광 타원 편광법으로 측정되었다. 샘플 각각에 대한 전체 리액터 압력 및 실란 부분 압력과 함께 또한 라만 분광법에 의해 측정된 1000Å 두께를 갖는 실리콘 막의 결정도와, 실시예 3 및 4에서된 유효 이동도가 도시되어 있다. 표 2로부터, 라만 분광법으로 측정되는 약 40%의 결정도를 갖는 실리콘 막이 트랜지스터의 채널부에서 사용될 때 유효 이동도는 상당히 개선된다는 것을 알 수 있다. 또한 공기중에서 589.3nm의 광에 대해 4.06 또는 그 이하의 굴절율, 공기중에서 308nm의 광에 대해 4.46 또는 그이상의 굴절율 또는 404.7nm의 광에 대해 0.81 또는 그 이하의 흡광율을 갖는 실리콘 막이 채널부 반도체층에서 사용될 때 유효 이동도가 상당히 개선될 수 있다는 것을 알 수 있다.The refractive index and absorbance of the silicon thin film formed on SiO of the silicon wafer used as the substrate were measured by multiple spectroscopic ellipscopy (MOSS-ES4G manufactured by Sopra Co, LTD, France). In Example 5, the silicon thin film was deposited under the same conditions as those in which the channel silicon film was deposited to form the transistors in Examples 3 and 4, and the thickness of the thin film was 250 [mu] s within an error range. The thickness interval quantification including the measurement error is 5.2 kV with a 95% confidence level. In other words, the characteristics of the same silicon film having a thickness of 250 kPa were examined in terms of transistor characteristics of the silicon film in Examples 3 and 4 and in terms of optical properties of the silicon film in Example 5. Table 2 shows the index of refraction for 589.3 nm light in air, the index of refraction for 308 nm light in air, and the absorbance for 404.7 nm light of a silicon film having a thickness of 250 Hz, all of which are described above. Measured by law. The crystallinity of a silicon film having a thickness of 1000 μs, also determined by Raman spectroscopy, along with the total reactor pressure and silane partial pressure for each sample, and the effective mobility as shown in Examples 3 and 4 are shown. From Table 2, it can be seen that the effective mobility is significantly improved when a silicon film having a crystallinity of about 40% as measured by Raman spectroscopy is used in the channel portion of the transistor. In addition, a silicon film having a refractive index of 4.06 or less for light of 589.3 nm in air, a refractive index of 4.46 or more for light of 308 nm in air, or 0.81 or less for light of 404.7 nm in the air is a channel portion semiconductor layer. It can be seen that the effective mobility can be significantly improved when used at.

앞서 상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 절연 재료로 피복된 표면을 갖고 있는 기판과 활성층으로서 작용하도록 하기 위하여 기판에 형성된 실리콘 막을 포함하는 박막 반도체 장치를 제조할 수 있다. 여기서 실리콘 막의 결정성 및 광학 특성을 조정하므로서 모빌러티(mobility)를 향상시킬 수 있다. {111} 방향을 갖는 양호한 실리콘 막이 저압 CVD 공정으로 배치될 때, 반응기에서의 전 압력은 15mtorr 또는 그 이하가 되고, 실리콘 부분압력은 10mtorr 또는 그 이하가 된다. 본 발명에 따라서 양호한 트랜지스터 특성을 갖고 있는 박막 반도체 장치를 생산할 수 있고 본 발명은 LSI 다층을 만들고 이들을 집적하여 박막 트랜지스터가 이용되는 활성 매트릭스 액정 디스플레이의 성능을 증가시키고 그에 따라 코스트를 절감하는 효과를 갖고 있다.As described above, according to the present invention, a thin film semiconductor device including a substrate having a surface coated with an insulating material and a silicon film formed on the substrate to act as an active layer can be manufactured. Here, the mobility can be improved by adjusting the crystallinity and the optical properties of the silicon film. When a good silicon film with the {111} direction is placed in a low pressure CVD process, the total pressure in the reactor is 15 mtorr or less, and the silicon partial pressure is 10 mtorr or less. According to the present invention, a thin film semiconductor device having good transistor characteristics can be produced and the present invention has the effect of increasing the performance and thus reducing the cost of an active matrix liquid crystal display in which thin film transistors are used by making and integrating LSI multilayers. have.

Claims (4)

적어도 절연물질로 덮혀진 면을 가지는 기판과 트랜지스터의 활성층을 제공하도록 상기 기판의 측면중 하나에 형성된 실리콘 막 반도체 층을 포함하는 박막 반도체 장치에 있어서, 상기 반도체 층은 공기중에서 589.3nm의 파장 광에 대해 4.06이하의 굴절 인덱스를 가지는 실리콘 막과, 공기중에서 308nm의 파장 광에 대해 4.46이상의 굴절 인덱스를 갖는 실리콘 막 또는 404.7nm의 파장에서 0.81 이하의 흡광 인덱스를 가지는 실리콘 막을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 반도체 장치.A thin film semiconductor device comprising a substrate having at least a surface covered with an insulating material and a silicon film semiconductor layer formed on one of the sides of the substrate to provide an active layer of the transistor, wherein the semiconductor layer is exposed to light at a wavelength of 589.3 nm in air. A thin film comprising a silicon film having a refractive index of 4.06 or less, and a silicon film having a refractive index of 4.46 or more for light having a wavelength of 308 nm in air, or a silicon film having an absorption index of 0.81 or less at a wavelength of 404.7 nm. Semiconductor device. 적어도 절연 물질로 덮혀진 면을 가지는 기판과 트랜지스터의 활성층을 제공하도록 상기 판의 측면중 하나에 형성된 실리콘 막 반도체 층을 포함하는 박막 반도체 장치에 있어서, 상기 반도체 층은 라만 분광기에 의해 측정될 때 40% 이상 도달되는 결정도 크기를 가지는 실리콘 막을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 반도체 장치.A thin film semiconductor device comprising a substrate having at least a surface covered with an insulating material and a silicon film semiconductor layer formed on one of the sides of the plate to provide an active layer of the transistor, wherein the semiconductor layer is measured when measured by a Raman spectrometer. A thin film semiconductor device comprising a silicon film having a crystallinity size of at least% reached. 반도체 층이 트랜지스터의 활성층으로 제공되도록 적어도 절연 물질로 덮혀진 면을 가지는 기판의 측면중 하나에 실리콘 막 반도체 층을 형성하는 것을 포함하는 박막 반도체 장치 제조 방법에 있어서, 15mtorr 이하의 전체 리액터 압력 또는 10mtorr 이하의 실란 부분 압력에서 소스 가스로서 모노실란(SiH4)을 사용하여 저압 화학적 증기 증착 처리(LP CVD 처리)에 의해 상기 실리콘 막 증착 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 반도체 장치 제조 방법.A method of fabricating a thin film semiconductor device comprising forming a silicon film semiconductor layer on one of the sides of a substrate having at least a surface covered with an insulating material such that the semiconductor layer is provided as an active layer of the transistor, the total reactor pressure of 10 mtorr or less. And depositing the silicon film by low pressure chemical vapor deposition (LP CVD) using monosilane (SiH 4 ) as the source gas at the silane partial pressure below. 라만 분광기에 의해 측정될 때 40% 이상으로 도달하는 결정도 크기를 가지는 실리콘 박막 또는 600℃ 이하의 저온에서 저압 화학적 증기 증착 처리(LP CVD 처리)에 의해 주로 양호한 {111}방향을 가지는 실리콘 박막을 포함하는 실리콘 박막 증착 방법에 있어서, 상기 실리콘 박막은 15mtorr 이하의 전체 리액터 압력 또는 10mtorr 이하의 실란 부분 압력에서 소스 가스로서 모노실란(SiH4)을 사용하여 증착되는 것을 특징으로 하는 실리콘 박막 증착 방법.Silicon films having a crystallinity size reaching 40% or more as measured by Raman spectroscopy or silicon films having a good {111} orientation mainly by low pressure chemical vapor deposition (LP CVD) at low temperatures below 600 ° C. A silicon thin film deposition method comprising: depositing a silicon thin film using monosilane (SiH 4 ) as a source gas at a total reactor pressure of 15 mtorr or less or a silane partial pressure of 10 mtorr or less.
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