KR100221352B1 - 다결정 실리콘의 형성방법 및 형성장치 - Google Patents
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Abstract
[과제]
이동도가 큰 다결정 실리콘 박막 트랜지스터를 능률 좋게 형성할 수 있는 장치 및 형성방법을 제공한다.
[해결수단]
진공중에서 기판에 아몰퍼스 실리콘을 형성한 후, 연속하여 진공중에서 그 아몰퍼스 실리콘에 레이저 비임을 조사하여 레이저 어닐링을 행하여 결정화한다. 기판에 형성한 다결정 실리콘상에 연속하여 진공중에서 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막을 성막한다. 기판(2)에 아몰퍼스 실리콘을 형성하는 성막실 (8)에, 그 아몰퍼스 실리콘을 형성한 그 기판이 반출입되어 그 아몰퍼스 실리폰에 레이저 비임을 진공중에서 조사하여 이를 다결정화시키기 위한 레이저를 구비한 결정화실(12)을 진공을 유지하여 계속한다, 이 결정화실에, 추가로 기판에 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막을 형성하는 성막실 (10)을 접속한다.
Description
본 발명은, 주로 액정표시장치 등에 사용되는 다결정 실리콘 박막 트랜지스터를 얻기 위한 다결정 실리콘 (Polycrystalline Silicon)의 형성에 적용되는 방법 및 그 형성장치에 관한 것이다.
종래, 다결정 실리콘막을 형성하는데에는, 베이스 SiO2막을 형성한 글래스 등의 기판에, 기초로 되는 아몰퍼스 실리콘막을 감압 CVD장치, 스퍼터장치, 또는 프라즈마 CVD장치의 어느 하나로 성막한 후, 그 기판을 일단, 대기중으로 꺼내어, 재차 레이저 어닐링장치에 넣고, 그 장치내부를 대기중 또는 진공중의 분위기로하여 레이저 비임의 조사를 행하고, 그 막을 결정화하고 있었다.
다결정 실리콘 박막 트랜지스터 (Polycrystalline Sillcon-TFT)를 제조하는 경우, 그 제조의 일공정에 있어서, 다결정 실리콘막의 위에 추가로 산화막 또는 질화막이 게이트 절연막으로서 형성되지만 이 경우도 다결정 실리콘막 형성후에 일단 대기중으로 꺼내, 재차, 진공의 성막실로 반입하여 통상은 프리즈마 CVD 법에 의해 게이트 절연막의 형성을 행하고 있다.
종래의 다결정 실리콘 형성법은, 복수의 별개의 장치사이에서 기판을 넣었다 빼었다 하므로, 스루풋이 매우 느리며, 또 제조된 다결정 실리콘 박막 트랜지스터의 전계효과 이동도 (정공이동도)는 80㎠/V·sec로 비교적 작고, 디바이스 특성이 양호하지 않다는 결점이 있었다. 이 이동도가 양호하지 않은 원인은, 기판을 장치사이에서 이동할 때, 기판이 대기에 노출되어서 양호한 계면을 유지하는 것이 곤란한 것을 알아 내었다.
본 발명은, 상기 한 사실에 의거하여 전계효과이동도가 큰 다결정 실리콘박대 트랜지스터를 얻기 위한 다결정 실리콘을 능률 좋게 형성할 수 있는 방법 및 형성장치를 제공하는 것과, 이동도가 크고 손상 없는 양직의 다결정 실리콘 박막 트래지스터가 얻어지는 다결정 실리콘의 형성방법을 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.
제1도는 본 발명의 장치의 실시예를 나타내는 설명선도.
제2도는 본 발명의 장치의 다른 실시예를 나타내는 설명선도
제3도는 본 발명의 장치의 또다른 실시예를 나타내는 설명선도.
제4도는 본 발명의 방법에 의해 게이트 절연막을 형성한 경우의 이동도의 측정도
제5도는 본 발명의 방법에 의해 레이저 어닐링한 경우의 이동도의 측정도.
제6도는 본 발명의 실시에 사용한 기판의 확대 단면도.
제7도는 본 발명에 의해 작성된 다결정 실리콘 박막 트랜지스터의 일예의 확대 단면도
제8도는 본 발명의 성막실의 구조의 일예의 단면도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 입하 취출실 2 : 기판
4 : 게이트 밸브 5 : 반송수단
7 : 가열실 8, 9, 10 : 성막실
11 : 레이저 12 : 결정화실
본 발명에서는, 진공중에서 기판에 아몰퍼스 실리콘을 형성한 후, 연속하여 진공중에서 그 아몰퍼스 실리콘에 레이저 비임을 조사하여 레이저 어닐링을 행하고 다결정화함으로써, 추가로, 기판에 다결정 실리콘을 형성한 후도 연속하여 진공중에서 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막을 성막함으로써, 계면에 오염이 없는 다결정 실리콘에 게이트 절연막을 형성할 수 있으며, 이동도가 큰 다결정 실리콘 박막 트랜지스터를 얻을 수 있다. 또한, 다결정 실리콘에 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막은 형성하기 직전 및/또는 형성한 직후에 수소 프라즈마 처리를 행함으로써, 이동도가 크고 손상이 없는 양질의 다결정 실리콘의 박막 트랜지스터를 제조할 수 있다.
또, 진공중에서 기판에 아몰퍼스 실리콘을 형성한 후 그 기판을 일단 대기중으로 꺼내어 그 아몰퍼스 실리콘에 패터닝을 행하고, 재차 진공중에 그 기판을 반입하고, 그 아몰퍼스 실리콘을 레이저 비임의 조사에 의한 레이저 어닐링으로 다결정화함과 동시에 형성된 다결정 실리콘상에 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막의 성막을 연속하여 행함으로써, 아몰퍼스 실리콘의 표면이 대기에 의한 오염을 받아도 레이저 어닐링에 의해 그 오염의 대부분이 제거되고, 비교적 청정한 표면의 다결정실리콘을 얻을 수 있고, 그 후 대기에 노출되지 않으므로 표면과 입계의 산화가 일어나지 않고, 입계 포텐셜이 작은 다결정 실리콘막을 얻을 수 있다. 또한 그 청정함을 유지한 상태로 실리콘의 산화막 등의 성막을 행할 수 있으므로,다결정 실리콘과 실리콘 산화막 등의 계면이 다소의 오염이 남는 것에 지나지 않으며, 이동도가 양호한 다결정 실리콘 박막 트랜지스터를 얻을 수 있다. 또, 그 실리콘 산화막등의 형성의 직전 및/또는 직후에 수소 프라즈마 처리함으로써, 양질의 트랜지스터를 얻을 수 있다.
이러한 방법은, 기판을 대가압의 외부와의 사이에서 넣었다 빼었다 할 수 있는 압력조절 가능한 입하 취출실에, 그 기판으로 아몰퍼스 실리콘을 형성하는 성막실을 접속하고 또 그 기판을 반송하는 반송수단을 구비한 장치에 있어서, 그 성막실을 스퍼터실, 프라즈마 CVD실, 감압 CVD실중의 어느 하나로 구성하고, 그 성막실에, 그 아몰퍼스 실리콘을 형성한 그 기판이 반출입되고 그 아몰퍼스 실리콘에 레이저 비임을 진공중에서 조사하여 그것을 다결정화시키기 위한 레이저를 구비한 결정화실을 진공으로 유지하여 접속함으로써, 상기의 장치를 제공하는 것의 목적을 달성하도록 하였다. 그 결정화실에, 상기 기판 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막을 형성하는 성막실을 접속함으로써 게이트 산화막 또는 게이트 질화막 (게이트 절연막)을 청정한 계면상에 형성할 수 있다.
본 발명의 실시의 형태를 제1도에 나타내는 다결정 실리콘 박막 트랜지스터의 형성장치에 의거하여 설명하면 동도면에 있어서 부호(1)는 표면에 베이스 SiO2막을 형성한 글래스제의 기판(2)을 대기압의 외부와의 사이에서 넣었다 빼었다 하는 압력조절가능한 구분된 입하 취출실을 나타내고,기판 (2)은 한쪽의 입하실 (1a)로 개폐문 (1c)을 통하여 외부로부터 반입되고, 취출실(1b)로부터 개폐문 (1d)를 통하여 외부로 반출된다.그 입하 취출실 (1)의 압력조절은, 진공펌프에 연결되는 진공배기관 (3)에 의해 행해진다. 그 입하 취출실 (1)은, 게이트 밸브 (4)를 통하여 기판 반송용 로봇의 반송수단 (5)을 내부에 구비한 7각형의 반송실 (6)에 접속하여 설치된다. 그 반송실 (6)내도 도시하지 않은 진공배기관에 의해 압력조절이 가능하다. 그 반송수단 (5)을 구성하는 기판 반송용 로봇에는, 승강 및 선회가능한 지지축에 신축가능한 아암을 설치한 공지의 구성의 것을 사용하였다. 그 반송실 (6)의 주위에는, 가열실 (7)과, 3개의 프라즈마 CVD실 감압 CVD실 또는 스퍼터실로 이루어지는 성막실 (8), (9),(10)을 게이트 밸브 (4)를 통하여 그 반송실 (6)에 접속하여 설치하고, 또한 본 발명에 따라, 레이저 (11)를 내부에 구비한 결정화실 (12)을 게이트 밸브 (4)를 통하여 접속하였다. 각 성막실 (8),(9),(10)에는, 성막원료가스의 도입구와 압력조절용의 진공배기구, 프라즈마 발생을 위한 전극이 설치되고, 성막실 (8)에는 실란가스 (SiH4)가 도입되어서 프라즈마 CVD에 의해 아몰퍼스 실리콘을 기판(2)의 베이스 (SiO4)상에 형성하고, 성막실 (9)에는 수소가스가 도입되어서 프라즈마 CVD에 의해 기판 (2)상의 막을 수소 프리즈마에 노출하여 수소 프라즈마 처리를 실시하고, 성막실 (10)에는 SiH4,N2O,Ar의 혼합가스가 도입되어서 실리콘 산화막의 게이트 절연막을 성막하도록 하였다.
입하 취출실(1)의 입하실 (1a)에 반입된 글래스제의 기판(2)은, 각 실의 진공압력을 조정한 후에 게이트 밸브 (4)를 통하여 반송수단 (5)에 의해 가열실 (7)로 반입되고, 그 기판 (2)을 가열한 후 성막실(8)에 반입하여 거기에서 그 기판 (2)의 베이스 SiO2막상에 아몰퍼스 실리콘을 형성하고, 이어서 그 반송수단 (5)에 의해 그 성막실 (8)과 진공의 반송실 (6)을 통하여 접속한 결정화실 (12)로 기판 (2)을 반입하고, 그 아몰퍼스 실리콘막에 레이저 비임을 조사하여 이를 다결정 실리콘화한다. 또한, 그 후, 성막실 (9)로 반송수단 (5)이 기판 (2)을 반송하고, 거기에서 수소 프라즈마 처리를 행하고, 또한 성막실 (10)로 반송하여SiO2막의 게이트 절연막을 그 다결정 실리콘막상에 퇴적시키고, 취출실 (1b)로부터 외부로 그 기판 (2)을 꺼낸다. 꺼낸 그 기판 (2)의 대표적인 구조를 도 6에 나타냈다. 이 꺼낸 기판 (2)에, 또다른 장치에 의해 다결정 실리콘막의 일부에 이온 도핑층을 형성하고, 게이트 메탈이나 패시베이션막, 소스전극, ITO막의 화소전극을 형성하면, 도 7에 나타내는 구조의 다결정 실리콘막 트랜지스터가 기판 (2)상에 형성된다. 필요한 경우, 게이트 절연막을 형성한 후에 재차 성막실(9)로 기판 (2)을 반입하고, 수소 프라즈마에 게이트 절연막을 노출시켜, 막질을 개량한 후 취출실 (1b)로부터 꺼낸다.
그 기판 (2)에 형성한 다결정 실리콘 박막 트랜지스터의 전계효과 이동도는. 아몰퍼스 실리콘을 진공중에서 결정화함으로써, 종래의 대기중으로 일단 꺼내어 결정화한 것에 비하여, 수 배나 향상되고, 스루풋도 향상된다. 전계효과 이동도가 향상하는 이유는, 아몰퍼스 실리콘의 표면이 대기에 노출되지 않으므로, 거기에 자연산화막이나 수분, 유기물이 부착하는 일 없이 청정한 상태로 결정화 된 것이라고 생각할 수 있다. 다결정 실리콘 막박 트랜지스터에 있어서, 전자의 대부분은, 소스전극으로부터 다결정실리콘막과 게이트 절연막의 계면부근을 통하여 화소전극으로 흐르지만, 본 발명에 의한 경우는 그 계면부근에 자연산화막 등의 오염에 의한 트랩준위의 발생이 없으므로 전자가 신속하게 흐르고, 이동도가 커져서 트랜지스터로서의 고속작동이 가능해진다.
또, 아몰퍼스 실리콘을 가열하여 얻은 다결정 실리콘막은, 댕글링 본드가 매우 많기 때문에, 그대로는 양질의 트랜지스터로는 되지 않지만, 그 다결정 실리콘막을 수소 프라즈마에 적당한 시간 노출시킴으로써 수소가 그 실리콘막중에 확산하여 댕글링 본드를 채우고, 양질의 트랜지스터가 얻어진다.
또한. 그 다결정 실리콘막상에 SiO2의 게이트 절연막을 형성하면, 그 절연막의 형성시의 이온에 의해 그 다결정 실리콘막이 손상을 받아. 트랩준위가 발생하는 부적당함이 발생하지만, 그 게이트 절연막의 형성후에 기판 (2)을 성막실(9)로 투입하여 적당한 시간 수소 프라즈마에 노출시키면, 수소가 그 다결정 실리콘과 게이트 절연막의 계면으로 진입하여 트랩준위가 해소된다. 그리고, 그 수소 프라즈마 처리를 그 게이트 절연막의 형성의 직전 및 직후의 2회에 걸쳐 행하지만, 그 직전 또는 직후중 어디에서 행하는지는, 박막 트랜지스터에 요구되는 기능에 의해 적당히 결정된다.
그 기판 (2)에 형성한 아몰퍼스 실리콘에 패터닝할 필요가 있는 경우, 그 기판 (2)을 일단 취출실 (1b)로부터 대기중으로 꺼내어 이에 패터닝을 실시한다.
그리고, 재차 입하실(1a)로 반입하여 그 기판(2)을 결정화실(12)로 이송하고, 그 아몰퍼스 실리콘을 다결정 실리콘화한 후 성막실(9)에서 수소 프라즈마 처리를 실시하고, 이어서 성막실(10)로 반송하여 그 다결정 실리콘상에 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막의 게이트 절연막을 형성하고, 취출실(1b)로부터 꺼낸다. 이 경우, 그 아몰퍼스 실리콘의 표면이 대기에 노출되어서 오염되지만, 그 오염의 대부분은 진공중에서의 레이저 어닐링에 의해 제거되고, 청정한 표면의 다결정 실리콘을 형성할 수 있으며, 그 위에 이어서 진공중에서 게이트 절연막을 형성하여 수소 프라즈마 처리를 실시하므로, 그 다결정 실리콘 게이트 절연막의 계면이 오염은 적어지고, 이동도가 큰 다결정 실리콘 박막 트랜지스터를 얻을 수 있다.
각 성막실 (8),(9),(10)은, 프라즈마 CVD, 감압 CVD의 경우, 예를 들면 제8도에 나타내는 구성을 가지며, 고주파 전원에 접속된 캐소드 전극(13)에서 폐쇄된 진공조(14)내의 실내(15)에, 기판(2)이 얹혀지는 애노드와 가열수단을 겸한 히터전극(16)을 설치하고, 그 캐소드 전극(13)에는 외부로부터의 가스 도입공(17)을 형성하여 도입한 가스를 그 히터전극(16)과 대향한 위치로부터 샤워 플레이트(18)를 통하여 기판(2)으로 향하여 균일하게 뿜어질 수 있도록 하고, 그 히터전극(16)의 배후에 반송수단(5)에서 반송된 기판(2)의 장착과 해체를 위하여 승강기구(19)에 의해 그 히터전극(16)을 관통하여 승강하는 승강아암(20)을 설치하도록 하였다. 부호(21)은 진공펌프에 접속된 배기구, 부호(22)는 퍼지가스의 도입공이다. 그 기판(2)에 아몰퍼스 실리콘, SiO2, SiNX를 프라즈마 CVD로 형성할 경우에는, 가스도입공(17)으로부터 SiH4가스를 도입하고, 소정의 압력으로 된 후, 히터전극(16)으로 기판(2)을 200~400℃로 가열하고, 그 캐소드 전극(13)에 고주파전극을 투입하여 프리즈마를 발생시켜서 행한다. 수소 프라즈마 처리를 행할 때는, 수소가스를 가스 도입공(17)으로 부터 도입하고, 기판 온도를 200~400℃로 가열하여 행한다. 감압 CVD 의 경우는, 캐소드 전극(13)에 고주파 전극을 공급하지 않고, 히터전극(16)에 의해 기판(2)을 430~600℃로 가열하여 성막을 행한다. 게이트 절연막을 형성할 때는, SiH4, N2O, Ar의 혼합가스가 도입된다. 또한, 기판(2) 스퍼터성막하는 경우는, 그 캐소드 전극(13)이 Si 타겟으로 교환되고, SiH4가스 대신에 Ar가스를 도입하면서 성막이 행해진다.
상기의 반송실(6)은 7각형으로 하였지만, 제2도에 나타내는 바와 같이 입하 취출실(1)의 입하실(1a)과 취출실(1b)의 사이에 상기 반송수단(5)을 구비한 반송실(6)과 동일한 진공의 복수의 반송로 (6a),(6b),(6c)를 사이에 두고, 각 반송실에 인접하여 가열실(7), 성막실(8),(9),(10) 및 결정화실(12)을 배치하도록 하여도 좋고, 또한 제3도와 같이 입하실(1a)과 취출실(1b)의 사이에 직렬상태로 진공의 각실을 성막공정에 따라서 배치하는 것도 가능하다. 그리고, 제2도, 제3도의 예는, 게이트 절연막의 형성전에 수소 프라즈마 처리를 실시하는 것으로, 그 형성후에도 수소 프라즈마 처리를 행하는 경우에는, 게이트 절연막의 성막실(10)의 취출실(1b) 근처에 성막실(9)과 동일한 성막실이 배치된다. 제3도의 경우, 반송수단(5)은 각실에 설치된다. 또, 성막실(10)에서, TEOS, O2를 베이스로 한 실리콘 산화막이나, 실리콘 질화막의 게이트 절연막을 성막하는 것도 가능하다.
[실시예 1]
제1도에 나타내는 장치의 입하실(1a)로 SiO2의 베이스 절연막을 형성한 글래스의 기판(1)을 반입하고, 각 실의 압력을 조정한 후 그 기판(2)을 가열실(7)에서 300℃로 가열하여, 이를 성막실(8)에서 실란가스(SiH4)를 도입하여 프라즈마를 발생시켜, 아몰퍼스 실리콘을 500Å의 두께로 형성하였다. 그 후, 기판(2)을 1×10-6Torr로 진공배기한 결정화실(12)로 반입하여 그 온도를 300℃로 유지한 상태로 KrF 엑시머 레이저를 조사하여 그 아몰퍼스 실리콘을 결정화하였다. 그 조사는, 아몰퍼스 실리콘막중의 수소의 돌비(突沸)를 방지하기 위하여, 3회로 나누어 조사하였다. 그리고, 성막실(9)에 그 기판(2)을 운반하여 수소 프라즈마 처리를 행하고, 추가로 성막실(10)에서 SiH4, N2O, Ar의 혼합가스를 도입하여 실리콘 산화막(SiO2)을 1000Å의 두께로 퇴적시켰다. 그 후, 그 기판(2)을 취출실(1b)로부터 취출하고, 이 다결정 실리콘 박막 트랜지스터로서의 전계효과 이동도를 측정하였다. 그리고, 기판(2)은 복수매 입하하고, 아몰퍼스 실리콘을 형성하고나서 레이저 비임을 조사할 때까지, 기판별로 분위기를 바꾸어 30분간 유지하였다. 또, 수소 프리즈마 처리를 끝내고나서부터 게이트 절연막을 형성할 때까지 각 기판별로 분위기를 바꾸어 30분간 방치하였다. 결정화까지의 사이의 분위기의 상위에 의한 각 기판의 다결정 실리콘 박막 트랜지스터의 전계효과 이동도는 제4도에 나타내는 바와 같다. 비교하기 위하여, 아몰퍼스 실리콘을 형성하고 나서 일단 대기에 노출한 다결정 실리콘, 수소 프라즈마 처리를 마치고나서 대기에 10분동안 노출한 다결정 실리콘의 박막 트랜지스터도 작성하였다. 제4도에서 볼 수 있듯이, 다결정화후에 한 번 대기에 노출시킨 것은, 전계효과 이동도가, 80㎠/V·sec(점A)인 것에 대하여, 1×10-3~10-5Torr의 분위기의 것은, 195~320㎠/V·sec(점B~D)였다. 이에 의하면, 한 번 대기로 꺼냈을 때에 다결정 실리콘의 표면에 형성되는 자연산화막이나 표면에 부착하는 수분, 유기물이, 다결정 실리콘 박막 트랜지스터의 전계 효과 이동도에 큰 영향을 주고 있는 것을 알 수 있다. 아몰퍼스 실리콘을 형성하고나서 레이저 비임을 조사할 때까지 10분간 기판을 방지해 두는 경우, 분위기를 1×10-4Torr 이하의 압력으로 유지하면 좋은 것도 알았다.
한편, 상기의 다결정화를 행한 후 수소 프라즈마 처리를 행하고나서, 게이트 절연막을 형성할 때까지 각 분위기에 30분간 방치한 경우의 다결정 실리콘 박막 트랜지스터의 전계효과 이동도는 제5도의 점 F~H에 나타내도록 하였다. 수소 프라즈마 처리를 마치고나서 대기에 10분간 노출한 것은, 이동도가 120㎠/V·sec까지 감소(점E)하는 것을 알았다.
이 실시예에서는, 각 분위기에서 방치중에는 기판 온도를 관리하지 않고, 자연냉각의 상태로 하였다. 결정화실(12)과 성막실을 개별로 설정하고 있는 경우는, 통상 수 시간은 기판이 대기중에서 방치되게 되고, 이 실시예보다도 혹독한 조건이 된다. 따라서, 아몰퍼스 실리콘막의 형성으로부터 레이저 비임에 의한 다결정화, 게이트 절연막의 형성을 진공중에서 연속처리 하는 것은 박막 트랜지스터의 이동도가 향상되고, 기판 방치시간도 짧기 때문에 생산능률이 향상되어 유리하다.
[실시예 2]
제1도에 나타내는 장치의 입하실(1a)로 SiO2의 베이스 절연막을 형성한 글래스의 기판(2)을 반입하고, 각 실의 압력을 조정한 후 그 기판(2)을 가열실(7)에서 300℃로 가열하고, 이를 성막실(8)에서 실란가스(SiH4)를 도입하여 프라즈마를 발생시켜, 아몰퍼스 실리콘을 500Å의 두께로 형성하였다. 그 후, 기판(2)을 취출실(1b)로 이송하고, 대기중으로 꺼내어 그 아몰퍼스 실리콘에 패터닝을 실시하고, 재차 입하실(1a)로 반입하였다. 패터닝을 위하여 그 기판(21)이 대기에 노출된 시간은 600분간이었다. 입하실(1a)의 기판(2)을 가열실(7)로 반입하여 300℃로 가열하고, 이어서 실시예 1의 경우와 동일하게 1×10-6Torr로 진공배기한 결정화실(12)에 반입하여 그 온도를 300℃로 유지한 상태로 KrF 엑시머 레이저를 조사하여 그 아몰퍼스 실리콘을 다결정화하였다. 그 조사는, 실시예 1의 경우와 동일하게 3회로 나누어서 조사하였다. 그리고, 성막실(9)로 그 기판(2)을 날라서 수소 프라즈마 처리를 행하고, 추가로 성막실(10)에서 SiH4, N2O, Ar의 혼합가스를 도입하여 실리콘 산화막(SiO2)을 1000Å의 두께로 퇴적시켰다. 이 후, 그 기판(2)을 취출실(1b)로부터 꺼내고, 이의 다결정 실리콘 박막 트랜지스터로서의 전계효과 이동도를 측정하였다. 그 이동도는 제5도의 점 H에서 볼 수 있듯이 310㎠/V·sec로 되었다. 이는 종래의 다결정화후에 대기에 노출시킨 박막 트랜지스터의 이동도가 120㎠/V·sec이므로, 충분히 큰 이동도를 얻을 수 있는것을 알았다. 따라서, 패터닝은 아몰퍼스 실리콘을 형성후에 행하는 것이 좋은 것을 알았다.
이상과 같이 본 발명에 의할 때는, 진공중에서 기판에 아몰퍼스 실리콘을 형성한 후, 연속하여 진공중에서 그 아몰퍼스 실리폰에 레이저 비임을 조사하여 레이저 어닐링을 행하여 결정함으로써, 다결정 실리콘 박막 트랜지스터의 전계효과 이동도를 대폭적으로 향상시킬 수 있으며, 다결정 실리콘상에 연속하여 진공중에서 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막을 성막함으로써 다결정 실리콘의 전계효과 이동도를 추가로 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 또한, 기판에 아몰퍼스 실리콘을 형성하는 성막실에, 그 아몰퍼스 실리콘을 형성한 그 기판이 반출입되어 그 아몰퍼스 실리콘을 형성후에 이에 패터닝을 실시하고, 그 후에 진공중에서 레이저 어닐링에 의한 다결정화와 게이트 절연막의 형성, 수소 프리즈마 처리를 실시하므로써 이동도가 양호하고 양질의 다결정 실리콘 박막 트랜지스터를 얻을 수 있는 등의 효과가 있다. 또, 기판으로 아몰퍼스 실리콘에 레이저 비임을 조사하여 이를 결정화시키기 위한 레이저를 구비한 결정화실을 접속하였으므로, 그 아몰퍼스 실리콘을 대기에 노출시키지 않고 다결정화할 수 있고 이동도가 양호한 다결정 실리콘을 능률 좋게 형성할 수 있으며, 그 결정화실에, 그 기판으로 실리콘 산화막 또는 실리콘을 능률 좋게 형성하는 성막실을 접속함으로써 게이트 절연막을 대기에 노출시키는 일 없이 성막할 수 있으며, 한층 더 이동도가 양호한 다결정 실리콘 박막 트랜지스터를 능률 좋게 형성할 수 있는 효과가 있다.
Claims (7)
- 진공중에서 기판에 아몰퍼스 실리콘을 형성한 후, 연속하여 진공중에서 그 아몰퍼스 시리콘에 레이저 비임을 조사하여 레이저 어닐링을 행하여 다결정화하는 것을 특징으로 하는 다결정 실리콘 형성방법.
- 제1항에 있어서, 기판에 형성한 다결정 실리콘을 형성하여 진공중에서 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막을 성막하는 것을 특징으로 하는 다결정 실리콘의 형성방법.
- 제2항에 있어서, 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막을 형성하기 직전, 형성한 직후, 또는 형성하기 직전 및 형성한 직후에 진공을 유지하며 수소 프라즈마 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 다결정 실리콘의 형성방법.
- 진공중에서 기판에 아몰퍼스 실리콘을 형성한 후 그 기판을 대기중으로 꺼내어, 그 아몰퍼스 실리콘에 패터닝을 행하고, 재차 진공중에 그 기판을 반입하여, 그 아몰퍼스 실리콘을 레이저 비임을 조사하여 레이저 어닐링으로 다결정화함과 동시에 형성된 다결정 실리콘 상에 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막의 성막을 연속하여 행하는 것을 특징으로 하는 다결정 실리콘의 형성방법.
- 제4항에 있어서, 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막을 형성하기 직전, 형성한 직후, 또는 형성하기 직전 및 형성한 직후에 진공을 유지하며 수소 프라즈마 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 다결정 실리콘의 형성방법.
- 기판을 대기압의 외부와의 사이에서 넣었다 빼었다하는 압력조절가능한 입하 취출실에, 그 기판에 아몰퍼스 실리콘을 형성하는 성막실을 접속하면서 그 기판을 반송하는 반송수단을 구비한 장치에 있어서, 그 성막실을, 스퍼터실, 프라즈마 CVD실 중 어느 하나로 구성하고, 그 성막실에, 그 아몰퍼스 실리콘을 형성한 그 기판이 반출입되어 그 아몰퍼스 실리콘에 레이저 비임을 진공중에서 조사하여 이를 다결정화시키기 위한 레이저를 구비한 결정화실을 진공을 유지하여 접속한 것을 특징으로 하는 다결정 실리콘의 형성장치.
- 제6항에 있어서, 상기 결정화실에, 상기 기판에 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막을 형성하는 성막실을 접속한 것을 특징으로 하는 다결정 실리콘의 형성장치.
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