KR100439347B1 - Method of crystallizing a silicon layer and method of fabricating a semiconductor device using the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 MIC 또는 MILC를 이용하여 박막트랜지스터의 활성층 등에 사용되는 실리콘 박막을 결정화시키는 과정에서 비정질 실리콘 박막에 붕소를 주입하여 비정질 실리콘 박막의 결정의 크기를 증대시키고 결정의 방향성을 균일하게 하여 전자 이동도 등의 전기적 특성을 개선하는 한편 결정화 속도를 높이는 방법을 제공한다. 본 발명의 실리콘 결정화 방법은 N형, P형 또는 CMOS 형태의 박막트랜지스터를 제작하기 위하여 효과적으로 사용될 수 있다.In the present invention, in the process of crystallizing the silicon thin film used in the active layer of the thin film transistor using MIC or MILC, boron is implanted into the amorphous silicon thin film to increase the size of the crystal of the amorphous silicon thin film and to uniform the direction of the crystal to move electrons. It provides a method of improving the crystallization rate while improving the electrical properties, such as FIG. The silicon crystallization method of the present invention can be effectively used to fabricate thin film transistors of N type, P type or CMOS type.

Description

실리콘 박막의 결정화 방법 및 이를 이용한 반도체 소자 제조 방법{METHOD OF CRYSTALLIZING A SILICON LAYER AND METHOD OF FABRICATING A SEMICONDUCTOR DEVICE USING THE SAME}Crystallization method of silicon thin film and method of manufacturing semiconductor device using same {METHOD OF CRYSTALLIZING A SILICON LAYER AND METHOD OF FABRICATING A SEMICONDUCTOR DEVICE USING THE SAME}

본 발명은 실리콘 박막의 결정화 방법 및 결정질 실리콘 박막을 사용하는 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 액정 디스플레이 장치(Liquid Crystal Display; LCD), 유기발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode; OLED) 등의 디스플레이 장치에 사용되는 박막트랜지스터(Thin Film Transistor; TFT)에 관한 것으로서 특히 박막트랜지스터의 소스, 드레인 및 채널을형성하는 활성층(active layer)이 결정질 실리콘(crystalline silicon)으로 형성된 박막 트랜지스터 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for crystallizing a silicon thin film and a method for manufacturing a semiconductor device using a crystalline silicon thin film. In particular, the present invention relates to a thin film transistor (TFT) used in a display device such as a liquid crystal display (LCD), an organic light emitting diode (OLED), and the like. A thin film transistor having an active layer forming a source, a drain, and a channel formed of crystalline silicon, and a method of manufacturing the same.

LCD, OLED 등의 디스플레이 장치에 사용되는 박막 트랜지스터는 통상 유리, 석영 등의 투명 기판에 실리콘을 증착시키고 게이트 및 게이트 전극을 형성하고, 소스 및 드레인에 도펀트를 주입한 후 어닐링 처리를 하여 도펀트를 활성화시킨 후 그 위에 절연층을 형성하여 구성된다. 박막 트랜지스터의 소스, 드레인 및 채널을 구성하는 활성층은 통상 유리 등의 투명 기판 상에 화학 기상 증착(CVD) 방법을 사용하여 실리콘층을 증착시켜 형성된다. 그러나 CVD 등의 방법에 의하여 직접 기판에 증착된 실리콘층은 비정질(amorphous) 실리콘막으로서 낮은 전자 이동도(electron mobility)를 가진다. 박막 트랜지스터를 사용하는 디스플레이 장치가 빠른 동작 속도를 요하고 소형화됨에 따라 구동 IC의 집적도가 커지고 화소영역의 개구율이 감소되기 때문에 실리콘 박막의 전자 이동도를 높여 구동회로를 화소 TFT와 동시에 형성하여 개개의 화소 개구율을 높일 필요가 증대되고 있다. 이러한 목적을 위하여 비정질 실리콘층을 열처리하여 높은 전자 이동도를 가지는 결정질 구조의 실리콘층으로 결정화한 후 이를 이용하여 박막 트랜지스터를 제작하는 기술이 사용되고 있다.Thin film transistors used in display devices such as LCDs and OLEDs typically deposit silicon on transparent substrates such as glass and quartz, form gate and gate electrodes, inject dopants into sources and drains, and then anneal to activate dopants. After forming, an insulating layer is formed thereon. The active layer constituting the source, drain and channel of the thin film transistor is usually formed by depositing a silicon layer on a transparent substrate such as glass by using a chemical vapor deposition (CVD) method. However, the silicon layer deposited directly on the substrate by a method such as CVD has a low electron mobility as an amorphous silicon film. As display devices using thin film transistors require high operating speeds and are miniaturized, the degree of integration of the driving IC is increased and the aperture ratio of the pixel area is reduced. Therefore, the driving circuit is formed simultaneously with the pixel TFT by increasing the electron mobility of the silicon thin film. The need to increase the pixel aperture ratio is increasing. For this purpose, a technique of fabricating a thin film transistor using the amorphous silicon layer by heat treatment to crystallize a silicon layer having a crystalline structure having high electron mobility and using the same has been used.

박막트랜지스터의 활성층을 구성하는 비정질 실리콘 층을 결정질 실리콘 층으로 결정화시키기 위한 여러 기법이 제안되었다. 고상 결정화법(Solid Phase Crystallization; SPC)은 비정질 실리콘층을 박막트랜지스터가 사용되는 디스플레이 소자의 기판을 형성하는 물질인 유리의 변형 온도인 약 700℃ 이하의 온도에서수 시간 내지 수십 시간에 걸쳐 어닐링하는 방법이다. SPC법은 열처리에 장시간을 요하므로 생산성이 낮고 기판의 면적이 큰 경우에 600℃ 이하의 온도에서도 장시간 열처리 하는 과정에서 기판의 변형이 일어날 수 있는 문제점이 있다. 엑시머 레이저 결정화법(Excimer Laser Crystallization; ELC)은 엑시머 레이저를 실리콘 층에 주사하여 매우 짧은 시간동안 국부적으로 높은 온도를 발생시켜 순간적으로 실리콘 층을 결정화시키는 방법이다. ELC법은 레이저광의 주사를 정교하게 제어하는데 기술적 어려움이 있고, 한번에 하나씩의 기판만을 가공할 수 있기 때문에 고로에서 여러 기판을 동시에 배치(batch) 가공을 하는 경우보다 생산성이 떨어지는 문제가 있다.Various techniques for crystallizing the amorphous silicon layer constituting the active layer of the thin film transistor into a crystalline silicon layer have been proposed. Solid Phase Crystallization (SPC) is characterized by annealing an amorphous silicon layer over several hours to several tens of hours at a temperature of about 700 ° C. or less, which is the deformation temperature of glass, a material that forms the substrate of a display device using a thin film transistor. Way. Since the SPC method requires a long time for heat treatment, when the productivity is low and the area of the substrate is large, there is a problem that deformation of the substrate may occur during a long time heat treatment even at a temperature of 600 ° C. or less. Excimer Laser Crystallization (ELC) is a method of scanning an excimer laser into a silicon layer to instantaneously crystallize the silicon layer by generating a locally high temperature for a very short time. The ELC method has a technical difficulty in precisely controlling the scanning of the laser light, and since only one substrate can be processed at a time, there is a problem that productivity is lowered than when batch processing of several substrates at the same time in a blast furnace.

이러한 종래의 비정질 실리콘의 결정화 방법의 단점을 극복하기 위하여 니켈, 팔라듐, 금, 알루미늄 등의 금속을 비정질 실리콘과 접촉시키거나 이들 금속을 실리콘에 주입시키는 경우 200℃ 정도의 저온에서도 비정질 실리콘이 폴리실리콘으로 상변화가 유도되는 현상이 이용되고 있다. 이와 같이 금속에 의하여 비정질 실리콘의 저온 결정화가 유도되는 현상을 통상 금속 유도 결정화(Metal Induced Crystallization; MIC)라고 부른다. 그러나 MIC 현상을 이용하여 박막트랜지스터를 제조하는 경우에는 박막트랜지스터의 활성층을 구성하는 결정질 실리콘 내에 비정질 실리콘의 결정화를 유도하기 위하여 사용된 금속 성분이 잔류하여 특히 박막트랜지스터의 채널부에 전류 누설을 발생시키는 문제가 발생한다. 최근에는 MIC와 같이 직접 실리콘과 접촉하거나 실리콘에 주입된 금속에 의하여 실리콘의 결정화를 유도하는 방법 대신에, 금속과 실리콘이 반응하여 생성된 실리사이드가 측면으로계속하여 전파되면서 순차로 실리콘의 결정화를 유도하는 금속 유도 측면 결정화(Metal Induced Lateral Crystallization; MILC) 현상을 이용하여 실리콘층을 결정화시키는 방법이 제안되었다.(S. W. Lee S. K. Joo, IEEE Electron Device Letter, 17(4), p.160, (1996) 참조) 이러한 MILC 현상을 일으키는 금속으로서 특히 니켈과 팔라듐 등이 알려져 있는데, MILC 현상을 이용하여 실리콘 층을 결정화시키는 경우에는 금속을 포함한 실리사이드 계면이 실리콘 층의 결정화가 전파됨에 따라 측면으로 이동하여 MILC 현상을 이용하여 결정화된 실리콘 층에는 결정화를 유도하기 위하여 사용된 금속 성분이 거의 잔류하지 않아 트랜지스터 활성층의 전류 누설 및 기타 동작 특성에 영향을 미치지 않는 장점이 있다. 또한, MILC 현상을 이용하면 300℃ 내지 500℃의 비교적 저온에서 실리콘의 결정화를 유도할 수 있어 고로(furnace)를 이용하여 기판의 손상 없이 여러 장의 기판을 동시에 결정화시킬 수 있는 장점이 있다.In order to overcome the disadvantages of the conventional method of crystallizing amorphous silicon, when silicon, such as nickel, palladium, gold, aluminum, is brought into contact with amorphous silicon or injected into the silicon, amorphous silicon is polysilicon even at a low temperature of about 200 ° C. The phenomenon of inducing phase change is used. As such, a phenomenon in which low-temperature crystallization of amorphous silicon is induced by a metal is commonly referred to as metal induced crystallization (MIC). However, in the case of manufacturing a thin film transistor using the MIC phenomenon, a metal component used to induce crystallization of amorphous silicon remains in the crystalline silicon constituting the active layer of the thin film transistor, so that current leakage occurs in the channel portion of the thin film transistor. A problem arises. Recently, instead of the method of inducing the crystallization of silicon by the metal directly contacted or implanted into the silicon, such as MIC, the silicide generated by the reaction of the metal and silicon continues to propagate to the side to induce the crystallization of silicon sequentially. A method of crystallizing a silicon layer using a metal induced lateral crystallization (MILC) phenomenon has been proposed (SW Lee SK Joo, IEEE Electron Device Letter, 17 (4), p. 160, (1996)). As a metal causing such a MILC phenomenon, nickel and palladium, in particular, are known. When the silicon layer is crystallized using the MILC phenomenon, the silicide interface including the metal moves to the side as the crystallization of the silicon layer propagates and the MILC phenomenon is observed. In the silicon layer crystallized using, almost no metal is used to induce crystallization. Flow has the advantage that does not affect the leakage current and other operating characteristics of the transistor to the active layer. In addition, using the MILC phenomenon can induce the crystallization of silicon at a relatively low temperature of 300 ℃ to 500 ℃ has the advantage of simultaneously crystallizing a number of substrates without damaging the substrate (furnace).

그러나, 이 방법은 레이저를 이용한 결정화 방법의 단점인 결정화의 균일성, 수율 등의 문제를 많은 부분 해결하지만, 이 방법을 사용하여 실제 결정질 실리콘 활성층을 포함하는 박막 트랜지스터를 제조하기 위해서는 500℃ 정도의 온도에서 수 시간의 열처리 공정이 필요하다. 따라서, MILC를 이용한 실리콘 결정화 방법에서는 결정화 열처리 시간을 효과적으로 감소시키는 방법이 요구된다. 또한, MILC를 이용하여 비정질 실리콘을 결정화시키는 경우에는 비정질 실리콘에 비교적 작은 크기의 다수의 침상 결정립들(needle-like crystal grains)이 불규칙한 방향으로 성장하여 다결정 실리콘을 형성하게 된다. 이러한 다결정 실리콘은 내부에 많은결정립의 경계면을 포함하고 결정립 경계에서 전자의 산란이 주로 발생하기 때문에 단결정 실리콘에 비하여 전자 이동도 등의 전기적 특성이 떨어지는 문제가 있다. 따라서, MILC를 사용하여 결정화된 결정질 실리콘의 결정립의 크기를 크게하고 결정 방향을 균일화하는 방법이 또한 요구된다.However, this method solves many of the problems of crystallization uniformity, yield, etc., which are disadvantages of the crystallization method using a laser.However, in order to fabricate a thin film transistor including a crystalline silicon active layer using this method, it is possible A heat treatment process of several hours at temperature is required. Therefore, the silicon crystallization method using MILC requires a method for effectively reducing the crystallization heat treatment time. In addition, in the case of crystallizing amorphous silicon using MILC, a plurality of needle-like crystal grains of relatively small size grow in an irregular direction to form polycrystalline silicon. Such polycrystalline silicon has a problem in that electrical properties such as electron mobility are inferior to single crystal silicon because it includes many grain boundaries and electron scattering occurs mainly at grain boundaries. Therefore, there is also a need for a method of increasing the size of the grains of the crystalline silicon crystallized using MILC and making the crystallization direction uniform.

본 발명은 MILC에 의한 실리콘 결정화 방법이 장시간의 열처리를 요구하는 문제를 해결하기 위하여, MIC 또는 MILC에 의한 실리콘 결정화 속도가 실리콘 내에 주입된 불순물의 종류 및 농도에 의하여 영향을 받는다는 사실에 착안하여 실리콘에 주입되는 불순물의 종류와 도핑 농도를 제어함으로써 실리콘의 결정화 속도를 빠르게 하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은 MILC에 의하여 비정질 실리콘을 결정화시키기 위하여 주입되는 불순물의 종류와 농도를 제어하여 MILC에 의하여 형성되는 결정질 실리콘의 결정립의 크기를 증대시키고 결정 방향을 균일하게 하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the problem that the silicon crystallization method by MILC requires a long heat treatment, the present invention focuses on the fact that the silicon crystallization rate by MIC or MILC is influenced by the type and concentration of impurities injected into the silicon. An object of the present invention is to provide a method of accelerating the crystallization rate of silicon by controlling the type of dopant and doping concentration. In addition, an object of the present invention is to provide a method of increasing the size of crystal grains of crystalline silicon formed by MILC and making the crystallization direction uniform by controlling the type and concentration of impurities implanted to crystallize amorphous silicon by MILC. It is done.

도 1은 실리콘 내에 인(phosphorous)을 주입한 경우의 열처리 온도에 따른 MILC속도를 나타낸 그래프.1 is a graph showing the MILC rate according to the heat treatment temperature when phosphorus (phosphorous) is injected into the silicon.

도 2는 실리콘 내에 붕소(Boron)을 주입한 경우의 열처리 온도에 따른 MILC속도를 나타낸 그래프.Figure 2 is a graph showing the MILC rate according to the heat treatment temperature when boron (Boron) is injected into the silicon.

도 3a 및 도 3b는 실리콘 내부에 인과 붕소를 다른 농도로 주입하였을 때의 결정화 속도를 비교한 표.3a and 3b is a table comparing the crystallization rate when the phosphorus and boron at different concentrations in the silicon.

도 4a와 도 4b는 비정질 실리콘에 붕소를 주입하지 않은 상태에서 MILC 처리를 하여 얻어지는 결정 상태와 붕소를 주입한 상태에서 MILC 처리를 하여 얻어지는 결정 상태를 각각 비교하여 보여주는 전자현미경 사진.4A and 4B are electron micrographs showing comparisons between a crystalline state obtained by MILC treatment in a state in which boron is not injected into amorphous silicon and a crystalline state obtained by MILC treatment in a state in which boron is injected;

도 5a 내지 도 5f는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 박막트랜지스터 제조 공정을 나타내는 단면도.5A to 5F are cross-sectional views illustrating a thin film transistor manufacturing process according to an embodiment of the present invention.

도 6a 내지 도 6d는 본 발명에 사용되는 MILC 유도 금속층을 형성하는 방법을 보여주는 개략적 단면도.6A-6D are schematic cross-sectional views showing a method of forming a MILC induction metal layer used in the present invention.

도 7a 내지 도 7d는 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막트랜지스터 제조 공정을 나타내는 단면도.7A to 7D are cross-sectional views illustrating a thin film transistor manufacturing process according to another embodiment of the present invention.

도 8a 내지 도 8d는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 박막트랜지스터 제조 공정을 나타내는 단면도.8A to 8D are cross-sectional views illustrating a thin film transistor manufacturing process according to still another embodiment of the present invention.

도 9a 내지 도 9d는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 CMOS트랜지스터 제조 공정을 나타내는 단면도.9A to 9D are cross-sectional views illustrating a process of manufacturing a CMOS transistor according to still another embodiment of the present invention.

♠ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♠♠ Explanation of symbols on the main parts of the drawing ♠

50 : 기판50: substrate

51 : 비정질 실리콘 박막, 활성층51: amorphous silicon thin film, active layer

52 : 게이트 절연층52: gate insulating layer

53 : 게이트 전극53: gate electrode

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 특징에 따르면, 비정질 실리콘 박막의 적어도 일부 영역에 결정화 유도 금속을 형성하는 단계, 비정질 실리콘 박막의 적어도 일부 영역에 붕소를 첨가하는 단계; 붕소가 첨가된 비정질 실리콘 박막에 결정화 에너지를 인가하는 단계를 포함하여, 비정질 실리콘 박막의 결정화 속도를 촉진시키고 결정화된 실리콘의 결정 크기를 확대하고 결정 방향의 균일성을 높여 결정질 실리콘의 전자 이동도를 높이는 비정질 실리콘 박막 결정화 방법이 제공된다.According to a first aspect of the present invention for achieving this object, forming a crystallization inducing metal in at least a portion of the amorphous silicon thin film, adding boron to at least a portion of the amorphous silicon thin film; Applying crystallization energy to the boron-doped amorphous silicon thin film to promote the crystallization rate of the amorphous silicon thin film, to enlarge the crystal size of the crystallized silicon, and to increase the uniformity of the crystal direction to increase the electron mobility of the crystalline silicon. A height is provided for the amorphous silicon thin film crystallization method.

본 발명의 제2 특징에 따르면, 비정질 실리콘 박막의 적어도 일부 영역에 결정화 유도 금속을 형성하는 단계, 비정질 실리콘 박막에 N형 도펀트를 주입하기 전 또는 후에 비정질 실리콘 박막의 적어도 일부 영역에 붕소를 첨가하는 단계, 및 붕소가 주입된 상기 비정질 실리콘 박막에 결정화 에너지를 인가하는 단계를 포함하고, 비정질 실리콘에 주입된 붕소가 상기 비정질 실리콘 박막의 결정화 속도를 촉진시키고 상기 결정질 실리콘의 결정 크기를 확대하고 결정 방향을 균일하게 하여 결정질 실리콘의 전자 이동도를 높이는 것을 특징으로 하는 N형 박막트랜지스터 제조 방법이 제공된다.According to a second aspect of the invention, forming a crystallization inducing metal in at least a portion of the amorphous silicon thin film, adding boron to at least a portion of the amorphous silicon thin film before or after implanting the N-type dopant into the amorphous silicon thin film And applying crystallization energy to the amorphous silicon thin film implanted with boron, wherein boron implanted into amorphous silicon promotes the crystallization rate of the amorphous silicon thin film, enlarges the crystal size of the crystalline silicon, and crystallographic direction. Provided is an N-type thin film transistor manufacturing method characterized by increasing the electron mobility of the crystalline silicon by making it uniform.

본 발명의 제3 특징에 따르면, 비정질 실리콘 박막의 적어도 일부 영역에 결정화 유도 금속을 형성하는 단계, 비정질 실리콘 박막에 P형 도펀트를 주입하기 전 또는 후에 비정질 실리콘 박막의 적어도 일부 영역에 붕소를 첨가하는 단계, 및 붕소가 첨가된 비정질 실리콘 박막에 상기 결정화 에너지를 인가하는 단계를 포함하고, 비정질 실리콘에 주입된 붕소가 비정질 실리콘 박막의 결정화 속도를 촉진시키고 결정질 실리콘의 결정 크기를 확대하고 결정 방향을 균일하게 하여 상기 결정질 실리콘의 전자 이동도를 높이는 것을 특징으로 하는 P형 박막트랜지스터 제조 방법이 제공된다.According to a third aspect of the invention, forming a crystallization induction metal in at least a portion of the amorphous silicon thin film, adding boron to at least a portion of the amorphous silicon thin film before or after implanting the P-type dopant into the amorphous silicon thin film And applying the crystallization energy to the boron-doped amorphous silicon thin film, wherein boron implanted into the amorphous silicon promotes the crystallization rate of the amorphous silicon thin film, enlarges the crystal size of the crystalline silicon, and makes the crystal direction uniform. By providing a P-type thin film transistor, characterized in that to increase the electron mobility of the crystalline silicon.

본 발명의 제4 특징에 따르면, 비정질 실리콘 박막의 적어도 일부 영역에 결정화 유도 금속을 형성하는 단계, N형 및 P형 박막트랜지스터의 비정질 실리콘 박막에 붕소 또는 붕소를 포함하는 P형 도펀트를 주입하는 단계, P형 박막트랜지스터의 비정질 실리콘 박막 상에 마스크를 형성하고 N형 트랜지스터의 비정질 실리콘 박막에 N형 도펀트를 주입하는 단계, 및 N형 및 P형 박막트랜지스터의 비정질 실리콘 박막에 결정화 에너지를 인가하는 단계를 포함하고, 비정질 실리콘에 주입된 붕소가 비정질 실리콘 박막의 결정화 속도를 촉진시키고 결정질 실리콘의 결정 크기를 확대하고 결정 방향을 균일하게 하여 결정질 실리콘의 전자 이동도를 높이는 것을 특징으로 하는 CMOS 박막트랜지스터 제조 방법이 제공된다.According to a fourth aspect of the present invention, forming a crystallization inducing metal in at least a portion of the amorphous silicon thin film, injecting a P-type dopant containing boron or boron in the amorphous silicon thin film of the N-type and P-type thin film transistor Forming a mask on an amorphous silicon thin film of the P-type thin film transistor, implanting an N-type dopant into the amorphous silicon thin film of the N-type transistor, and applying crystallization energy to the amorphous silicon thin films of the N-type and P-type thin film transistors And the boron implanted into the amorphous silicon promotes the crystallization rate of the amorphous silicon thin film, increases the crystal size of the crystalline silicon, and makes the crystal direction uniform, thereby increasing the electron mobility of the crystalline silicon. A method is provided.

본 발명의 제5 특징에 따르면, 비정질 실리콘 박막의 적어도 일부 영역에 결정화 유도 금속을 형성하고 비정질 실리콘 박막의 적어도 일부 영역에 붕소를 첨가한 후 비정질 실리콘 박막에 결정화 에너지를 인가하여 형성된 결정질 실리콘 활성층을 포함하고, 상기 결정질 실리콘이 붕소를 첨가하지 않은 상태에서 결정화 에너지를 인가하여 얻어진 결정질 실리콘에 비하여 결정 크기가 크고 결정 방향이 균일하며 전자 이동도가 높은 N형 또는 P형 박막트랜지스터가 제공된다.According to a fifth aspect of the present invention, a crystalline silicon active layer is formed by forming a crystallization inducing metal in at least a portion of an amorphous silicon thin film, adding boron to at least a portion of the amorphous silicon thin film, and then applying crystallization energy to the amorphous silicon thin film. The crystalline silicon is provided with an N-type or P-type thin film transistor having a larger crystal size, a uniform crystal direction, and a higher electron mobility than crystalline silicon obtained by applying crystallization energy in a state where boron is not added.

본 발명의 제6 특징에 따르면, N형 및 P형 박막트랜지스터 활성층을 구성하는 결정질 실리콘이 모두 비정질 실리콘 박막의 적어도 일부 영역에 결정화 유도 금속을 형성하고 상기 비정질 실리콘 박막의 적어도 일부 영역에 붕소를 첨가한 후 상기 비정질 실리콘 박막에 결정화 에너지를 인가하여 결정화되어, 붕소를 첨가하지 않은 상태에서 결정화 에너지를 인가하여 얻어진 결정질 실리콘에 비하여 결정 크기가 크고, 결정 방향이 균일하고 전자 이동도가 높은 것을 특징으로 하는 CMOS박막트랜지스터가 제공된다.According to a sixth aspect of the present invention, all of the crystalline silicon constituting the N-type and P-type thin film transistor active layers form a crystallization induction metal in at least a portion of the amorphous silicon thin film and boron is added to at least a portion of the amorphous silicon thin film. After the crystallization by applying the crystallization energy to the amorphous silicon thin film, the crystal size is larger than the crystalline silicon obtained by applying the crystallization energy in the absence of boron is characterized in that the crystal direction is uniform and the electron mobility is high A CMOS thin film transistor is provided.

도 1은 실리콘 내에 인(phosphorous)을 주입하였을 때 열처리 온도에 따른 MILC 속도의 변화를 보여주는 그래프이다. 도 1에서 인의 주입 농도는 약 1 x 1015/cm2이다. 도 1에 나타난 바와 같이 어닐링 온도가 500℃일 때 실리콘에 인을 주입하면 인이 주입되지 않은 경우에 비하여 결정화 속도가 약간 감소함을 알 수 있다. 도 1에 나타나지는 않았지만 이러한 인의 주입에 의한 결정화 속도의 감소 효과는 주입하는 인의 농도가 증가함에 따라 더욱 커지는 것이 관측되었다. 그러나 어닐링 온도가 550℃일 때에는 실리콘에 인을 주입하였을 때에도 MILC의 속도가 거의 영향을 받지 않는다. 따라서, 도 1로부터 인의 주입이 MILC 결정화 속도에 미치는 영향은 온도에 따라 달라지나 대체적으로 MILC 결정화 속도를 감소시키는 방향으로 작용하며, 어닐링 온도가 높아지면 인의 주입이 결정화 속도에 미치는 영향이 상대적으로 작아짐을 알 수 있다. 그러나, 전반적으로 인의 주입은 MILC의 속도에 큰 영향을 미치지 않음을 알 수 있다. 도시되지 않았지만, 이러한 현상은 MIC에 의해 실리콘을 결정화시킬 때도 관찰되며, 어닐링 온도가 결정화 속도에 미치는 영향도 MILC를 사용하는 경우와 유사하게 나타난다.1 is a graph showing a change in the MILC rate according to the heat treatment temperature when phosphorous (phosphorous) is injected into the silicon. In FIG. 1, the injection concentration of phosphorus is about 1 × 10 15 / cm 2 . As shown in FIG. 1, when the phosphorus is injected into the silicon when the annealing temperature is 500 ° C., the crystallization rate is slightly reduced as compared with the case where the phosphorus is not injected. Although not shown in FIG. 1, it was observed that the effect of reducing the crystallization rate by the injection of phosphorus increased as the concentration of the phosphorus injected increased. However, when the annealing temperature is 550 ° C, the rate of MILC is hardly affected even when phosphorus is injected into silicon. Therefore, the effect of phosphorus injection on the MILC crystallization rate from FIG. 1 depends on the temperature, but generally acts to reduce the MILC crystallization rate, and as the annealing temperature increases, the effect of phosphorus injection on the crystallization rate is relatively small. It can be seen. However, in general, it can be seen that phosphorus injection does not significantly affect the rate of MILC. Although not shown, this phenomenon is also observed when crystallizing silicon by MIC, and the effect of annealing temperature on the crystallization rate is similar to that when using MILC.

도 2는 실리콘 내에 붕소(Boron)를 주입하였을 때, 열처리 온도에 따른 MILC 속도의 변화를 보여주는 그래프이다. 도 2에서 붕소의 주입 농도는 약 1 x 1015/cm2이다. 도 1에 나타난 실리콘에 인을 주입하는 경우와 달리 실리콘 내에 붕소를 주입하는 경우에는 도 2와 같이 붕소가 주입되지 않은 경우에 비하여 MILC에의한 결정화 속도가 크게 증가함을 알 수 있다. 도시되지는 않았지만, 붕소의 주입하는 붕소의 농도가 증가하면 MILC 결정화 속도가 붕소를 주입하지 않은 경우에 비하여 더욱 크게 증가하는 현상이 관찰된다. 또한 인을 주입한 경우와 달리, 붕소 주입에 의하여 결정화 속도가 빨라지는 효과는 어닐링 온도가 높아지더라도 지속적으로 나타남을 볼 수 있다. 붕소 주입에 의한 결정화 속도 증가 효과는 MIC에 의해 실리콘을 결정화시키는 경우에도 유사한 경향을 보인다.2 is a graph showing a change in the MILC rate according to the heat treatment temperature when boron (Boron) is injected into the silicon. In FIG. 2, the implanted concentration of boron is about 1 × 10 15 / cm 2 . Unlike the case of injecting the phosphorus into the silicon shown in Figure 1 when the boron is injected into the silicon as shown in Figure 2 it can be seen that the crystallization rate by the MILC is significantly increased compared to the case where the boron is not injected. Although not shown, an increase in the concentration of boron injecting boron is observed to increase the MILC crystallization rate more significantly than in the case of not injecting boron. In addition, unlike the case of the injection of phosphorus, the effect of the crystallization rate is increased by the boron injection can be seen that the continuous appearance even if the annealing temperature increases. The effect of increasing the crystallization rate by boron implantation shows a similar tendency even when crystallizing silicon by MIC.

도 3a 및 3b는 실리콘 내부에 소정의 농도로 인과 붕소를 주입했을 경우 500℃ 및 550℃의 결정화 열처리 온도에서의 실리콘 결정화 속도를 비교한 표이다. 도 3a 및 3b에 의하면 혼재된 불순물이 MILC 속도에 미치는 영향은 주로 붕소의 주입 여부에 의해 결정됨을 알 수 있다. 다시 말해, 열처리 온도, 인(Phosphorous)의 주입 여부와는 상관없이 실리콘에 붕소가 주입된 경우에는 MILC 속도가 크게 증가됨을 알 수 있다.3A and 3B are tables comparing silicon crystallization rates at crystallization heat treatment temperatures of 500 ° C. and 550 ° C. when phosphorus and boron are injected into silicon at a predetermined concentration. 3a and 3b it can be seen that the effect of the mixed impurities on the MILC rate is mainly determined by the injection of boron. In other words, regardless of the heat treatment temperature, and whether or not the phosphorus (Phosphorous) is injected, when the boron is injected into the silicon it can be seen that the MILC rate is greatly increased.

도 3a와 같이 500℃의 열처리 온도를 사용하는 경우 진성(intrinsic)실리콘의 MILC 속도는 1.4 ㎛/hr이며, 인을 주입한 경우에는 1.0 ㎛/hr로 감소하였고, 붕소를 주입한 경우에는 붕소의 농도에 상관없이 2.7 ~ 2.8 ㎛/hr로 크게 증가하였다. 붕소(Boron)의 MILC 속도 향상 효과는 인이 붕소에 비하여 고농도로 주입되어 있는 경우에도 크게 나타나 인이 5 x 1015/cm2의 농도로 주입된 경우에도 붕소가 1 x 1015/cm2농도로 주입된 경우에는 진성 실리콘에 비하여 크게 빠른 2.0 ㎛/hr의 MILC 속도를 나타낸다.When using a heat treatment temperature of 500 ℃ as shown in Figure 3a the MILC rate of intrinsic silicon is 1.4 ㎛ / hr, when injected with phosphorus was reduced to 1.0 ㎛ / hr, and when boron is injected Irrespective of the concentration, it increased greatly from 2.7 to 2.8 μm / hr. The boron (MIC) speed-up effect of boron is large even when phosphorus is injected at a higher concentration than that of boron, and even when phosphorus is injected at a concentration of 5 x 10 15 / cm 2, the concentration of boron is 1 x 10 15 / cm 2 When injected into, it shows a MILC rate of 2.0 μm / hr, which is significantly faster than intrinsic silicon.

도 3b와 같이 550℃의 온도에서 결정화 열처리를 하는 경우에도 붕소(Boron)가 주입된 경우에는 인의 농도와 거의 무관하게 MILC 속도가 크게 빨라짐을 알 수 있다. 특히 열처리 온도가 550℃로 높아지면 인이 결정화 속도에 미치는 영향이 감소하여 붕소에 의한 MILC 속도 증대 효과가 더욱 현저해 짐을 알 수 있다. 예를 들어, 실리콘에 인이 5 x 1015/cm2의 고농도로 주입된 경우에도 붕소가 1 x 1015/cm2의 상대적 저농도로 주입되어 있으면 MILC 속도가 진성실리콘의 MILC 속도보다 약 두 배로 빨라짐을 알 수 있다. 또한, 도 3a와 도 3b의 경우 공히 붕소가 1 x 1015/cm2의 농도로 주입된 경우 붕소가 5 x 1015/cm2의 농도로 주입된 경우와 유사한 MILC 속도 증대 효과를 얻을 수 있음을 알 수 있다. 이상의 결과를 정리하면 붕소는 주입 농도와 크게 상관없이 실리콘의 MILC 속도에 큰 영향을 미친다. 또한, 인이 MILC 속도에 미치는 영향은 붕소에 비하여 미미하고 그 영향은 열처리 온도가 증가함에 따라 더욱 감소한다. 이와 같은 붕소 주입에 의한 결정화 속도 향상 효과는 MIC를 사용하여 실리콘을 결정화시키는 경우에도 유사하게 나타난다.Even when the crystallization heat treatment at a temperature of 550 ℃ as shown in Figure 3b it can be seen that when boron (Boron) is injected, the MILC rate is greatly increased regardless of the concentration of phosphorus. In particular, when the heat treatment temperature is increased to 550 ℃, the effect of phosphorus on the crystallization rate is reduced, it can be seen that the effect of increasing the MILC rate by boron becomes more remarkable. For example, even when phosphorus is injected into silicon at a high concentration of 5 x 10 15 / cm 2 , when boron is injected at a relatively low concentration of 1 x 10 15 / cm 2 , the MILC rate is about twice the MILC rate of intrinsic silicon. You can see that faster. 3A and 3B, when boron is injected at a concentration of 1 × 10 15 / cm 2 , a MILC speed increase effect similar to that when boron is injected at a concentration of 5 × 10 15 / cm 2 may be obtained. It can be seen. In summary, boron has a significant effect on silicon's MILC rate regardless of the implant concentration. In addition, the effect of phosphorus on the MILC rate is minimal compared to boron and its effect is further reduced as the heat treatment temperature increases. The effect of improving the crystallization rate by the boron implantation is similar when crystallization of silicon using MIC.

이상에서 설명한 바와 같이, 실리콘 내에 주입된 불순물의 종류와 농도, 열처리 온도 등에 의해 MILC에 의한 실리콘의 결정화 속도를 효과적으로 제어할 수 있으며 이를 이용하면 박막실리콘의 활성층을 결정화시키는데 소요되는 시간을 크게 감소시킬 수 있어 반도체 소자의 생산성을 크게 높일 수 있다.As described above, the crystallization rate of silicon by MILC can be effectively controlled by the type and concentration of impurities implanted in the silicon, and the heat treatment temperature, which can greatly reduce the time required to crystallize the active layer of the thin film silicon. This can greatly increase the productivity of the semiconductor device.

도 4a와 도 4b는 비정질 실리콘에 붕소를 주입하지 않은 상태에서 MILC 처리를 하여 얻어지는 결정 상태와 붕소를 주입한 상태에서 MILC 처리를 하여 얻어지는결정 상태를 각각 비교하여 보여주는 전자현미경 사진이다. 도 4a는 불순물이 주입되지 않은 비정질 실리콘을 니켈을 MILC 소스 금속으로 사용하여 500℃의 어닐링 온도에서 결정화켜 얻어진 결정 상태를 보여주는 전자현미경 사진다. 도 4a에서 보는 바와 같이 불순물이 주입되지 않은 비정질 실리콘은 MILC에 의하여 바늘 형상의 작은 결정립들이 대략 두 방향으로 서로 교차하며 성장하여 불규칙한 결정 구조를 가지는 다결정 실리콘을 형성한다. 이와 같은 결정 구조에서 서로 교차하는 다수의 결정립의 경계는 실리콘을 통과하는 전자의 산란(scattering)을 유발하므로 전자 이동도를 감소시키게 된다. 따라서 도 4a와 같은 결정 구조를 가지는 다결정 실리콘은 단결정 실리콘에 비하여 열악한 전자 이동도를 가지게 되고 따라서 이를 이용하여 제작된 반도체 소자의 동작 속도를 제한한다.4A and 4B are electron micrographs showing comparisons between a crystalline state obtained by MILC treatment in a state in which boron is not injected to amorphous silicon and a crystalline state obtained in MILC treatment in a state in which boron is injected. FIG. 4A is an electron micrograph showing a crystal state obtained by crystallizing amorphous silicon without impurity implantation at an annealing temperature of 500 ° C. using nickel as a MILC source metal. As shown in FIG. 4A, non-implanted amorphous silicon forms polycrystalline silicon having irregular crystal structures by growing small needle-shaped grains cross each other in approximately two directions by MILC. In such a crystal structure, the boundary of a plurality of grains crossing each other causes scattering of electrons passing through silicon, thereby reducing electron mobility. Accordingly, polycrystalline silicon having a crystal structure as shown in FIG. 4A has poor electron mobility compared to single crystal silicon, thereby limiting the operating speed of a semiconductor device fabricated using the same.

도 4b는 비정질 실리콘을 어닐링 하기 이전에 비정질 실리콘에 붕소를 1 x 1015/cm2의 농도로 주입한 후 도 4a의 결정 상태를 얻기 위하여 사용한 것과 동일한 조건으로 어닐링하여 얻어진 MILC에 의한 결정화 상태를 보여주는 전자현미경 사진이다. 도 4b에서 보는 바와 같이 MILC 유도 열처리를 하기 이전에 비정질 실리콘에 붕소를 주입하면 MILC에 의하여 형성되는 결정립의 크기가 도 4a의 경우에 비하여 현저히 증대되고 결정 성장의 방향이 현저하게 균일해 짐을 볼 수 있다. 이와 같은 현상이 발생하는 구체적인 이유는 아직 명확하게 밝혀지지는 않았으나 도 4b의 결과에 의하면 비정질 실리콘에 붕소를 주입하는 경우에 붕소를 주입하지 않은 상태에서 MILC에 의하여 얻어지는 결정의 구조보다 현저하게 양호한 결정 구조를얻을 수 있음을 알 수 있다. 도 2 내지 도 4를 참조한 이상의 설명을 요약하면, MILC 유도 열처리 이전에 비정질 실리콘에 적정 농도로 붕소를 주입하면 결정의 성장 속도가 증가하는 동시에 결정립의 크기 및 결정 성장 방향 등의 결정 구조가 현저하게 개선됨을 알 수 있다. 이러한 현상을 이용하면, MILC를 이용하여 형성된 결정질 활성층을 포함하는 박막 트랜지스터 등의 반도체 소자의 특성을 크게 개량할 수 있다. 이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 위와 같은 현상을 이용하여 개량된 특성을 가지는 박막트랜지스터를 제조하는 구체적 실시예를 설명한다.FIG. 4B illustrates a crystallization state by MILC obtained by injecting boron into amorphous silicon at a concentration of 1 × 10 15 / cm 2 before annealing the amorphous silicon and then annealing under the same conditions as those used to obtain the crystal state of FIG. 4A. It is an electron micrograph showing. As shown in FIG. 4B, when boron is injected into the amorphous silicon before the MILC induction heat treatment, the grain size formed by the MILC is significantly increased as compared with the case of FIG. 4A, and the direction of crystal growth is markedly uniform. have. Although the specific reason for the occurrence of this phenomenon is not yet clear, the results of FIG. 4B show that the crystal is remarkably better than the crystal structure obtained by MILC without boron in the case of injecting boron into amorphous silicon. It can be seen that the structure can be obtained. Summarizing the above description with reference to FIGS. 2 to 4, when boron is injected into amorphous silicon at an appropriate concentration before MILC induction heat treatment, the growth rate of crystals increases and crystal structures such as grain size and crystal growth direction are remarkably increased. It can be seen that the improvement. By using this phenomenon, the characteristics of semiconductor devices such as thin film transistors including a crystalline active layer formed using MILC can be greatly improved. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described a specific embodiment of manufacturing a thin film transistor having improved characteristics by using the above phenomenon.

도 5a 내지 5f는 본 발명의 일 실시예에 따라 N형 또는 P형 박막트랜지스터를 제조하는 공정을 보여주는 단면도이다. 도 5a는 박막트랜지스터의 활성층을 구성하는 비정질 실리콘 층(51)이 절연 기판(50) 상에 형성되어 패터닝된 상태의 단면도이다. 기판(50)은 코닝 1737 유리, 석영 또는 산화 실리콘 등의 절연 물질로 구성된다. 선택적으로는 기판 위에 기판으로부터 활성층으로 오염 물질이 확산되는 것을 방지하기 위한 하부 절연층(도시되지 않음)이 형성될 수 있다. 하부 절연층은 산화실리콘(SiO2), 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산화질화물(SiOxNy) 또는 이들의 복합층을 PECVD (plasma-enhanced chemical vapor deposition), LPCVD (low-pressure chemical vapor deposition), APCVD (atmosphere pressure chemical vapor deposition), ECR CVD (Electron Cyclotron Resonance CVD) 등의 증착법을 이용하여 600℃ 이하의 온도에서 300 ~ 10,000Å 양호하게는 500 ~ 3,000Å 두께로 증착시켜 형성된다. 활성층(51)은 PECVD, LPCVD 또는 스퍼터링을 이용하여 비정질실리콘을 100 ~ 3,000Å 양호하게는 500 ~ 1,000Å 두께로 증착시켜 형성된다. 활성층은 소스, 드레인 및 채널 영역을 포함하고 후에 기타 소자/전극이 형성될 영역을 포함할 수 있다. 기판 상에 형성된 활성층은 제조하고자 하는 TFT의 규격에 맞도록 패터닝된다. 활성층은 포토리소그래피에 의하여 만들어진 패턴을 사용하여 에칭 가스의 플라즈마에 의한 건식 에칭에 의하여 패터닝 된다.5A to 5F are cross-sectional views illustrating a process of manufacturing an N-type or P-type thin film transistor according to an embodiment of the present invention. 5A is a cross-sectional view of an amorphous silicon layer 51 constituting an active layer of a thin film transistor formed on an insulating substrate 50 and patterned. The substrate 50 is made of an insulating material such as Corning 1737 glass, quartz or silicon oxide. Optionally, a lower insulating layer (not shown) may be formed over the substrate to prevent diffusion of contaminants from the substrate into the active layer. The lower insulating layer may be formed of silicon oxide (SiO 2 ), silicon nitride (SiNx), silicon oxynitride (SiOxNy), or a composite layer thereof by plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD), low-pressure chemical vapor deposition (LPCVD), or APCVD. (Atmosphere pressure chemical vapor deposition), ECR CVD (Electron Cyclotron Resonance CVD) using a deposition method such as deposition is formed by a thickness of 300 ~ 10,000 ~ preferably 500 ~ 3,000 at a temperature of 600 ℃ or less. The active layer 51 is formed by depositing amorphous silicon in a thickness of 100 to 3,000 Å, preferably 500 to 1,000 Å, using PECVD, LPCVD, or sputtering. The active layer may include a source, a drain, and a channel region, and then include a region where other elements / electrodes will be formed. The active layer formed on the substrate is patterned to meet the specifications of the TFT to be manufactured. The active layer is patterned by dry etching with a plasma of etching gas using a pattern made by photolithography.

도 5b는 기판(50)과 패너닝된 활성층(51) 상에 게이트 절연층(52)과 게이트 전극(53)이 형성된 구조의 단면도이다. 게이트 절연층(52)은 PECVD, LPCVD, APCVD, ECR CVD 등의 증착법을 이용하여 산화 실리콘, 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산화질화물(SiOxNy) 또는 이들의 복합층을 300 ~ 3,000Å 양호하게는 500 ~ 1,000Å 두께로 증착시켜 형성된다. 게이트 절연층 상에는 금속 재료 또는 도핑된 폴리실리콘 등의 도전성 재료를 스퍼터링, 가열 증발(evaporation), PECVD, LPCVD, APCVD, ECR CVD 등의 방법을 사용하여 1,000 ~ 8,000Å 양호하게는 2,000 ~ 4,000Å 두께로 게이트 전극층이 증착되고 이를 패터닝하여 게이트 전극(53)이 형성된다. 게이트 전극은 포토리소그래피에 의하여 만들어진 패턴을 사용하여 습식 또는 건식 에칭에 의하여 패터닝된다.5B is a cross-sectional view of a structure in which a gate insulating layer 52 and a gate electrode 53 are formed on an active layer 51 that is panned with the substrate 50. The gate insulating layer 52 may be formed using a deposition method such as PECVD, LPCVD, APCVD, ECR CVD, and the like to form silicon oxide, silicon nitride (SiNx), silicon oxynitride (SiOxNy) or a composite layer thereof in a range of 300 to 3,000 Å. It is formed by depositing a thickness of ~ 1,000Å. A conductive material such as a metal material or doped polysilicon is deposited on the gate insulating layer by a method such as sputtering, heat evaporation, PECVD, LPCVD, APCVD, ECR CVD, and preferably 2,000 to 4,000 Å thick. The raw gate electrode layer is deposited and patterned to form the gate electrode 53. The gate electrode is patterned by wet or dry etching using a pattern made by photolithography.

도 5c 및 도 5d는 게이트 전극을 마스크로 사용하여 활성층의 소스(51S) 및 드레인 영역(51D)을 도핑하는 공정을 나타내는 도면이다. N형 TFT를 제조하는 경우에는 이온샤워 도핑 또는 이온 주입법을 사용하여 PH3, P, As 등의 도펀트를 10 ~ 200KeV (양호하게는 30 ~ 100KeV)의 에너지로 1E11-1E22/cm3(양호하게는 1E15 ~1E21/cm3)의 도우즈로 도핑한다.(도 5c) 드레인 영역에 예를 들어 약하게 도핑된 영역 또는 오프셋 영역이 있는 접합부를 형성하는 경우에는 별도의 도핑 공정이 적용될 수 있다. 그 후에 붕소를 PH3, P, As 등의 도펀트를 주입한 농도 보다 낮은 농도로 주입한다.(도 5d) P형 TFT를 제조하는 경우에는 도 5c의 공정에서 PH3, P, As 등의 도펀트 대신에 B2H6, B, BH3등의 도펀트를 10 ~ 200KeV의 에너지로 1E11 ~ 1E22/cm3(양호하게는 1E14 ~ 1E21/cm3)의 도우즈로 도핑하며 별도로 붕소를 주입하는 도 5d의 주입 공정은 생략할 수 있다.5C and 5D illustrate a process of doping the source 51S and the drain region 51D of the active layer using the gate electrode as a mask. In case of manufacturing N-type TFT, dopants such as PH 3 , P, As, etc. are converted to 1E11-1E22 / cm 3 (preferably 30-100KeV) by using ion shower doping or ion implantation. Is doped with a dose of 1E15 to 1E21 / cm 3 ) (FIG. 5C) A separate doping process may be applied when forming a junction with, for example, a lightly doped region or an offset region in the drain region. Subsequently, boron is implanted at a concentration lower than the concentration at which dopants such as PH 3 , P, and As are injected. (FIG. 5D) In the case of manufacturing a P-type TFT, dopants such as PH 3 , P, and As are manufactured in the process of FIG. 5C. Instead, dopants such as B 2 H 6 , B, and BH 3 are doped with a dose of 1E11 to 1E22 / cm 3 (preferably 1E14 to 1E21 / cm 3 ) at a energy of 10 to 200 KeV and injecting boron separately. The implantation process of 5d can be omitted.

도 5e는 소스 영역(51S)및 드레인 영역(51D)에 활성층을 구성하는 비정질 실리콘의 MILC를 유도하는 금속층(54)을 인가한 상태의 단면도이다. 비정질 실리콘에 MILC 현상을 유도하는 금속으로서 양호하게는 니켈(Ni) 또는 팔라듐(Pd)이 사용되나 이 밖에도 Ti, Ag, Au, Al, Sn, Sb, Cu, Co, Cr, Mo, Tr, Ru, Rh, Cd, Pt 등이 금속이 사용될 수 있다. 니켈 또는 팔라듐 등의 MILC 유도 금속은 스퍼터링, 가열 증발, PECVD 또는 이온 주입법에 의하여 활성층에 인가될 수 있으나 일반적으로 스퍼터링이 사용된다. 인가되는 금속층의 두께는 활성층의 MILC를 유도하기에 필요한 범위 내에서 적절히 선택할 수 있으며 대략 1 ~ 10,000Å 양호하게는 10 ~ 200Å의 두께로 형성된다.5E is a cross-sectional view of the source region 51S and the drain region 51D in which a metal layer 54 for inducing MILC of amorphous silicon constituting the active layer is applied. Nickel (Ni) or palladium (Pd) is preferably used as a metal to induce MILC in amorphous silicon, but in addition to Ti, Ag, Au, Al, Sn, Sb, Cu, Co, Cr, Mo, Tr, Ru , Rh, Cd, Pt and the like metal may be used. MILC derived metals such as nickel or palladium can be applied to the active layer by sputtering, heat evaporation, PECVD or ion implantation, but sputtering is generally used. The thickness of the applied metal layer can be appropriately selected within the range necessary to induce the MILC of the active layer and is formed to a thickness of about 1 to 10,000 mW, preferably 10 to 200 mW.

도 5f는 MILC 소스 금속층(54)을 형성한 후에 열처리를 하여 활성층의 결정화를 유도하는 동시에 활성층의 소스 및 드레인 영역에 주입된 도펀트를 활성화시키는 공정을 도시한다. 이 공정에는 텅스텐-할로겐 또는 크세논 아크 가열 램프를 사용하여 700 또는 800℃ 정도의 온도에서 수분 이내의 짧은 시간 동안 가열하는 고속 어닐링(RTA)법 또는 엑시머 레이저를 사용하여 아주 짧은 시간동안 가열하는 ELC법 등을 사용할 수 있다. 또한 Microwave를 사용한 가열법을 사용할 수도 있다. 본 발명의 양호한 실시예에서는 RTA 보다 낮은 300 ~ 600℃의 온도에서 비정질 실리콘을 결정화 할 수 있는 MILC를 이용하여 활성층을 결정화시키는 방법을 사용하는 것이 효과적이다. 활성층의 결정화는 양호하게는 고로(furnace) 내에서 300 ~ 700℃의 온도로 0.1 ~ 50 시간, 양호하게는 0.5 ~ 20 시간 동안 진행된다. 열처리 과정동안, P형 TFT의 경우에는 도 3a 및 도 3b와 관련하여 설명한 바와 같이 주입된 붕소에 의해 비정질 실리콘의 결정화 속도가 빨라지며, N형 TFT를 제조하는 경우에도 N형 불순물과 별도로 도 5d의 공정에서 추가로 주입한 붕소에 의해 결정화가 촉진되어 붕소를 주입하지 않은 경우에 비하여 결정화 시간을 크게 단축시킬 수 있다. 도 3a 및 도 3b와 관련하여 설명한 바와 같이 N형 TFT를 제조하기 위하여 주입된 인 또는 비소 등의 도펀트는 붕소의 결정화 촉진 효과에 크게 영향을 미치지 않는다.5F illustrates a process of forming a MILC source metal layer 54 and then performing heat treatment to induce crystallization of the active layer while activating dopants implanted in the source and drain regions of the active layer. In this process, a tungsten-halogen or xenon arc heating lamp is used for heating for a short time within a few minutes at a temperature of about 700 or 800 ° C. or an ELC method for heating for a very short time using an excimer laser. Etc. can be used. Microwave heating can also be used. In a preferred embodiment of the present invention, it is effective to use a method of crystallizing the active layer using MILC which can crystallize amorphous silicon at a temperature of 300 to 600 ° C. lower than RTA. Crystallization of the active layer is preferably carried out in a furnace at a temperature of 300 to 700 ° C. for 0.1 to 50 hours, preferably 0.5 to 20 hours. During the heat treatment process, in the case of the P-type TFT, the crystallization rate of the amorphous silicon is accelerated by the implanted boron as described with reference to FIGS. 3A and 3B, and in the case of manufacturing the N-type TFT, separately from the N-type impurity, FIG. 5D. Crystallization is accelerated by the boron further injected in the step of, thus greatly reducing the crystallization time compared with the case where no boron is injected. As described with reference to FIGS. 3A and 3B, dopants such as phosphorus or arsenic implanted to manufacture the N-type TFT do not significantly affect the crystallization promoting effect of boron.

본 발명의 또 하나의 주요한 특징은 P형 TFT를 제작하는 경우에는 도 5c의 공정에서, N형 TFT를 제작하는 경우에는 도 5d의 공정에서 비정질 실리콘에 주입된 붕소로 인하여 도 4b에서 보는 바와 같이 MILC에 의하여 형성된 실리콘 결정립이 크기가 커지고 결정의 방향이 현저히 균일해지는 효과가 발생한다. 결정립이 크고 결정의 방향이 균일한 다결정 실리콘은 결정 경계면에서 발생하는 전자의 산란이매우 작게 발생하므로 단결정 실리콘에 가까운 양호한 전자 이동도를 가질 수 있다. 따라서, 비정질 실리콘에 붕소를 주입하고 MILC에 의하여 결정화를 진행하면 결정화 속도가 크게 빨라질 뿐만 아니라 결정 구조와 전기적 특성이 향상된 결정질 실리콘을 얻을 수 있다.Another main feature of the present invention is as shown in FIG. 4B due to boron implanted in amorphous silicon in the process of FIG. 5C when fabricating the P-type TFT and in the process of FIG. 5D when fabricating the N-type TFT. Silicon grains formed by MILC have an effect of increasing size and remarkably uniform direction of crystals. Polycrystalline silicon having a large grain and a uniform crystal direction has a very small scattering of electrons generated at the crystal interface, and thus can have a good electron mobility close to single crystal silicon. Therefore, when boron is implanted into amorphous silicon and crystallization is performed by MILC, crystallization speed is greatly increased, and crystalline silicon having improved crystal structure and electrical properties can be obtained.

이후 콘택트 절연층을 형성하고 패터닝하여 콘택트 홀을 형성한다. 콘택트 절연층은 PECVD, LPCVD, APCVD, ECR CVD 등의 증착법을 이용하여 산화 실리콘, 실리콘 질화물, 실리콘 산화질화물 또는 이들의 복합층을 1,000 ~ 15,000Å 양호하게는 3,000 ~ 7,000Å 두께로 증착시켜 형성된다. 콘택트 절연층은 포토리소그래피에 의하여 형성된 패턴을 마스크로 사용하여 습식 또는 건식 에칭되어, 콘택트 전극이 활성층의 소스 및 드레인 영역과 접속되는 경로를 제공하는 콘택트 홀이 형성된다. 콘택트 절연층과 콘택트 홀을 형성한 이후에는 종래의 방법을 통하여 트랜지스터를 제작한다.Thereafter, a contact insulating layer is formed and patterned to form contact holes. The contact insulating layer is formed by depositing silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, or a composite layer thereof in a thickness of 1,000 to 15,000 Å, preferably 3,000 to 7,000 Å, using a deposition method such as PECVD, LPCVD, APCVD, ECR CVD, and the like. . The contact insulating layer is wet or dry etched using a pattern formed by photolithography as a mask to form a contact hole that provides a path through which the contact electrode is connected to the source and drain regions of the active layer. After forming the contact insulating layer and the contact hole, a transistor is manufactured by a conventional method.

본 발명의 방법을 사용하면 N형 TFT를 제작하는 경우에도 비정질 실리콘에 별도로 붕소를 주입하고 P형 TFT를 제조하는 경우에는 주입되는 붕소의 농도를 적절히 제어하여 MILC 결정화 속도를 향상시키는 동시에 양호한 결정 구조와 전기적 특성을 가지는 결정질 실리콘을 형성할 수 있다. 도 5a 내지 도 5f와 관련하여 설명된 공정 순서에서 인을 도핑하는 공정과 붕소를 도핑하는 공정의 순서가 바뀌어 실행될 수도 있고, MILC를 유도하는 금속층을 형성하는 공정과 불순물 주입 공정의 순서도 바뀌어 실행될 수 있다.According to the method of the present invention, in the case of manufacturing an N-type TFT, boron is separately injected into amorphous silicon, and in the case of manufacturing a P-type TFT, the concentration of boron to be injected is properly controlled to improve the MILC crystallization rate and a good crystal structure. It is possible to form crystalline silicon having electrical properties with. In the process sequence described with reference to FIGS. 5A to 5F, a process of doping phosphorus and a process of doping boron may be reversed, or a process of forming a metal layer inducing MILC and an impurity implantation process may be reversed. have.

도 6a 내지 6d는 도 5e의 공정에서 형성되는 MILC 소스 금속의 다양한 형태를 예시한다. MILC 소스 금속(64)는 도 6a와 같이 게이트 절연층(62) 및 게이트 전극(53)으로부터 떨어지도록 형성된 오프셋(offset) 구조, 또는 도 6b와 같이 게이트 절연층 및 게이트 전극에 대하여 비대칭 위치에 형성된 비대칭(asymmetry) 구조를 가질 수 있다. 도 6a의 오프셋 구조는 소스 금속 성분이 채널 영역에 침투하는 것을 방지하고, 도 6b의 비대칭 구조는 채널 영역의 양 측의 MILC 소스 금속으로부터 전파되는 결정화 영역의 경계면이 채널 영역 외부에 위치하도록 할 수 있는 장점이 있다. 또한, MILC 소스 금속은 도 6c와 같이 콘택트 홀을 통하여 활성층 상에 형성되거나, 도 6d와 같이 게이트 전극(63)보다 폭이 넓게 패터닝된 게이트 절연막(62)을 이용하여 게이트 전극(63) 하부의 채널 영역으로부터 오프셋 되도록 형성될 수 있다. 도 6c와 같이 콘택트 홀을 통하여 MILC 소스 금속을 활성층에 인하는 방법은 별도의 마스크를 사용하지 않고 MILC 소스 금속을 원하는 위치에 형성할 수 있는 장점이 있다.6A-6D illustrate various forms of MILC source metal formed in the process of FIG. 5E. The MILC source metal 64 is formed in an offset structure formed to be separated from the gate insulating layer 62 and the gate electrode 53 as shown in FIG. 6A, or formed in an asymmetrical position with respect to the gate insulating layer and the gate electrode as shown in FIG. 6B. It may have an asymmetry structure. The offset structure of FIG. 6A prevents the source metal component from penetrating into the channel region, and the asymmetric structure of FIG. 6B allows the boundary of the crystallization region propagated from the MILC source metal on both sides of the channel region to be located outside the channel region. There is an advantage. In addition, the MILC source metal is formed on the active layer through the contact hole as shown in FIG. 6C or under the gate electrode 63 using the gate insulating layer 62 patterned wider than the gate electrode 63 as shown in FIG. 6D. It may be formed to be offset from the channel region. As shown in FIG. 6C, the method of causing the MILC source metal to the active layer through the contact hole has an advantage of forming the MILC source metal at a desired position without using a separate mask.

도 7a 내지 7d는 본 발명의 다른 실시예에 따라 박막트랜지스터를 제작하는 공정을 나타내는 단면도이다. 도 7a는 박막트랜지스터의 활성층을 구성하는 비정질 실리콘층(71)이 절연 기판(70) 상에 형성되어있는 단면도이다. 여기에 도 7b와 같이 붕소를 1 ×1013/cm2정도의 낮은 농도로 주입한다. 또는 비정질 실리콘 형성 시에 비정질 실리콘이 이 정도 농도의 붕소를 함유하도록 형성할 수도 있으며, 이 경우에는 도 7b의 공정을 생략할 수 있다. 그 후에 도 7c와 같이 MILC 소스 금속(72)을 활성층 전면에 증착한다. 그 후에 도 5f와 관련하여 설명한 바와 동일한 방식으로 활성층의 결정화를 위한 열처리를 진행한다. 이 때, 활성층에 증착된 MILC 소스 금속(72)에 의하여 유도되는 활성층의 결정화 속도는 활성층(71)에 주입되거나 함유된 붕소 성분에 의하여 빨라지게 되어 활성층에 붕소를 주입하지 않은 경우에 비하여 열처리 시간을 크게 감소시킬 수 있고 형성되는 결정 구조 및 방향성을 개선할 수 있다. 활성층을 결정화한 후 도 7d와 같이 결정화된 활성층(71)을 패터닝하고 게이트 절연막(73), 게이트 전극(74) 등을 형성하고 종래의 방법에 의해 박막트랜지스터를 제작한다.7A to 7D are cross-sectional views illustrating a process of manufacturing a thin film transistor according to another exemplary embodiment of the present invention. FIG. 7A is a cross-sectional view in which an amorphous silicon layer 71 constituting an active layer of a thin film transistor is formed on an insulating substrate 70. Here, as shown in FIG. 7b, boron is injected at a low concentration of about 1 × 10 13 / cm 2 . Alternatively, the amorphous silicon may be formed so that the amorphous silicon contains boron at such a concentration, and in this case, the process of FIG. 7B may be omitted. Thereafter, a MILC source metal 72 is deposited over the active layer as shown in FIG. 7C. Thereafter, heat treatment for crystallization of the active layer is performed in the same manner as described with reference to FIG. 5F. At this time, the crystallization rate of the active layer induced by the MILC source metal 72 deposited on the active layer is accelerated by the boron component injected or contained in the active layer 71, so that the heat treatment time compared to the case where boron is not injected into the active layer Can be greatly reduced and the crystal structure and orientation formed can be improved. After the active layer is crystallized, the crystallized active layer 71 is patterned as shown in FIG. 7D, the gate insulating layer 73, the gate electrode 74, and the like are formed, and a thin film transistor is manufactured by a conventional method.

도 8a 내지 도 8d는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 박막트랜지스터를 제작하는 공정을 나타내는 단면도이다. 도 8a는 박막트랜지스터의 활성층을 구성하는 비정질 실리콘층(81)이 절연 기판(80) 상에 형성되어 있는 단면도이다. 여기에 도 7b를 참조하여 설명한 바와 같이 붕소를 1 ×1013/cm2정도의 낮은 농도로 주입한다. 또는 비정질 실리콘 형성시에 비정질 실리콘이 이 정도 농도의 붕소를 함유하도록 형성할 수도 있으며, 이 경우에는 도 8b의 공정을 생략할 수 있다. 그 후에 도 8c와 같이 MILC 소스 금속(82)을 비정질 실리콘의 일부에 증착한다. 그 후에 도 5f를 참조하여 설명한 바와 동일한 방식으로 활성층의 결정화를 위한 열처리를 진행한다. 이 때, MILC 소스 금속(82)이 증착된 활성층 영역에서는 MIC에 의한 결정화가 이루어지고, MILC 소스 금속이 증착되지 않은 활성층 영역에서는 MILC 소스 금속이 증착된 영역으로부터 전파되는 MILC에 의하여 결정화가 이루어진다. 활성층에 주입되거나 함유된 붕소 성분에 의해 MIC 또는 MILC에 의한 결정화 속도는 활성층에 붕소를 주입하지 않은 경우에 비하여 빨라지게 되어 열처리 시간이 단축될 뿐만 아니라 열처리에 의하여 형성되는 결정질 실리콘의 결정 구조와 전자 이동도 등의 전기적 특성이 현저히 개선된다. 활성층을 결정화한 후에 도 8d와 같이 결정화된 활성층을 패터닝하고 그 위에 게이트 절연막(83), 게이트 전극(84) 등을 형성하고 종래의 방법에 의해 박막트랜지스터를 제작한다.8A to 8D are cross-sectional views illustrating a process of manufacturing a thin film transistor according to another embodiment of the present invention. 8A is a cross-sectional view in which an amorphous silicon layer 81 constituting an active layer of a thin film transistor is formed on an insulating substrate 80. As described with reference to FIG. 7B, boron is injected at a low concentration of about 1 × 10 13 / cm 2 . Alternatively, the amorphous silicon may be formed so that the amorphous silicon contains boron at such a concentration. In this case, the process of FIG. 8B may be omitted. Thereafter, a MILC source metal 82 is deposited on a portion of amorphous silicon as shown in FIG. 8C. Thereafter, heat treatment for crystallization of the active layer is performed in the same manner as described with reference to FIG. 5F. At this time, crystallization by MIC is performed in the active layer region where the MILC source metal 82 is deposited, and crystallization is performed by MILC propagating from the region where the MILC source metal is deposited in the active layer region where the MILC source metal is not deposited. The crystallization rate by MIC or MILC due to the boron component injected or contained in the active layer is faster than when boron is not injected into the active layer, which shortens the heat treatment time and also forms the crystal structure and electrons of the crystalline silicon formed by the heat treatment. Electrical properties such as mobility are significantly improved. After crystallizing the active layer, as shown in FIG. 8D, the crystallized active layer is patterned, a gate insulating film 83, a gate electrode 84, and the like are formed thereon, and a thin film transistor is fabricated by a conventional method.

도 7a 내지 도 8d를 참조하여 설명한 바와 같이 비정질 실리콘의 전면에 붕소를 주입하는 경우에 제작되는 TFT가 N형의 경우에는 문제가 없으나, P형 TFT를 제작하는 경우에는 채널 영역 이외의 활성층에 주입된 붕소에 의하여 누설 전류가 증가하는 현상이 나타날 수도 있다. 그러나, 이 문제는 결정화 속도를 증가시키기 위하여 도핑되는 붕소의 농도가 매우 낮기 때문에 일반적으로 크게 문제되지 않으며, 또한 TFT를 누설 전류가 크게 문제되지 않는 구동 회로에 사용하는 경우에는 전혀 문제가 없다.As described with reference to FIGS. 7A to 8D, the TFT fabricated when boron is implanted into the entire surface of the amorphous silicon has no problem in the case of the N-type, but when fabricating the P-type TFT, the TFT is implanted into an active layer other than the channel region. Boron may increase the leakage current. However, this problem is generally not a big problem because the concentration of boron doped to increase the crystallization rate is very low, and there is no problem at all when the TFT is used in a driving circuit in which leakage current is not a big problem.

도 9a 내지 9d는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 CMOS 트랜지스터를 제작하는 공정을 나타내는 단면도이다. 도 9a와 같이 CMOS를 형성하기 위하여 절연기판(90) 위에 비정질 실리콘(91)을 형성하고 소정의 형상으로 패터닝한다. 그 후에 비정질 실리콘(91) 위에 게이트 절연막(92)과 게이트전극(93)을 종래의 방법에 의해 형성한다. 그 후에 도 9b와 같이, 게이트 전극을 마스크로 하여 붕소를 비정질 실리콘(91)에 3 ×1015/cm2정도의 농도로 주입한다. 그 다음에 도 9c와 같이 P형 TFT가 형성될 부분을 포토레지스트(94)나 금속 박막 등의 박막을 사용하여 마스킹하고 인을 5 ×1015/cm2정도의 고농도로 주입한다. 그 후에 도 9d와 같이 마스크를 제거하고 기판의 전체 표면에 MILC소스 금속(95)을 형성한다. 그 후에 도 5f를 참조하여 설명한 바와 동일한 방식으로 열처리를 진행하여 N형 및 P형 TFT의 활성층을 결정화시킨다. 이 때, 이상에 설명한 바와 동일한 이유로 이들 TFT의 활성층에 주입되어 있는 붕소 성분에 의하여 N형 및 P형 TFT의 활성층의 결정화 속도가 빨라져 열처리 시간이 단축되고 MILC에 의하여 얻어진 결정질 실리콘의 결정 크기, 방향성 및 전자 이동도 등의 전기적 특성이 크게 향상될 수 있다. 이로부터 본 발명의 원리는 CMOS 트랜지스터의 제작 시에도 그대로 적용될 수 있음을 알 수 있다.9A to 9D are cross-sectional views illustrating a process of fabricating a CMOS transistor according to still another embodiment of the present invention. In order to form a CMOS as shown in FIG. 9A, amorphous silicon 91 is formed on an insulating substrate 90 and patterned into a predetermined shape. Thereafter, the gate insulating film 92 and the gate electrode 93 are formed on the amorphous silicon 91 by a conventional method. Thereafter, as shown in FIG. 9B, boron is implanted into the amorphous silicon 91 at a concentration of about 3 × 10 15 / cm 2 using the gate electrode as a mask. Next, as shown in FIG. 9C, the portion where the P-type TFT is to be formed is masked using a thin film such as a photoresist 94 or a metal thin film and phosphorus is injected at a high concentration of about 5 x 10 15 / cm 2 . Thereafter, the mask is removed as shown in FIG. 9D and the MILC source metal 95 is formed on the entire surface of the substrate. Thereafter, heat treatment is performed in the same manner as described with reference to FIG. 5F to crystallize the active layers of the N-type and P-type TFTs. At this time, the crystallization rate of the active layers of the N-type and P-type TFTs is accelerated by the boron component injected into the active layers of these TFTs for the same reason as described above, thereby shortening the heat treatment time and the crystal size and orientation of the crystalline silicon obtained by MILC. And electrical characteristics such as electron mobility can be greatly improved. From this, it can be seen that the principles of the present invention can be applied as it is in the manufacture of CMOS transistors.

본 발명은 MIC 또는 MILC에 의하여 박막트랜스터의 활성층을 구성하는 비정실 실리콘을 결정화시킬 때에 비정질 실리콘에 비교적 낮은 농도의 붕소가 주입된 경우에 다른 불순물의 주입 여부 및 농도에 관계없이 비정질 실리콘의 결정화 속도가 빨라지고, MIC 또는 MILC에 의하여 얻어지는 결정질 실리콘의 결정 크기, 방향성 및 전자 이동도 등의 전기적 특성이 크게 향상되는 현상을 이용하여 우수한 전기적 특성을 가지는 활성층을 포함하는 박막트랜지스터를 신속하게 제작할 수 있는 효과가 있다. 본 발명은 N형, P형 또는 CMOS 등 모든 형태의 박막트랜지스터의 제작에 이용될 수 있으며 모든 형태의 박막트랜지스터를 제작하는 경우에도 이상과 같은 본 발명의 효과가 동일하게 발휘될 수 있다.The present invention crystallizes amorphous silicon irrespective of whether or not other impurities are injected when relatively low concentration of boron is injected into amorphous silicon when crystallizing the amorphous silicon constituting the active layer of the thin film transistor by MIC or MILC. It is possible to rapidly manufacture a thin film transistor including an active layer having excellent electrical properties by using the phenomenon that the speed is increased and the electrical properties such as crystal size, orientation and electron mobility of crystalline silicon obtained by MIC or MILC are greatly improved. It works. The present invention can be used in the manufacture of all types of thin film transistors such as N-type, P-type or CMOS, and even when manufacturing all types of thin film transistors, the effects of the present invention as described above can be exhibited equally.

이상 본 발명의 내용이 구체적 실시예를 들어 설명되었으나, 본 발명의 실시예는 본 발명의 예시에 불과하며 본 발명의 범위를 제한되는 것으로 해석되어서는 아니된다. 본 발명의 권리범위는 본원의 특허청구범위에 기재된 범위를 포괄하는 것이며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 기술자는 본원의 특허청구범위에 기재된 발명의 원리 및 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변경 또는 변형하여 실시할 수 있다.Although the contents of the present invention have been described with reference to specific embodiments, the embodiments of the present invention are merely illustrative of the present invention and should not be construed as limiting the scope of the present invention. The scope of the present invention covers the scope of the claims of the present application, and those skilled in the art to which the present invention pertains can variously change or change the present invention within the principles and scope of the invention set forth in the claims of the present application. It can be modified.

Claims (19)

비정질 실리콘 박막을 결정화시키는 방법에 있어서,In the method of crystallizing an amorphous silicon thin film, 기판 상에 비정질 실리콘 박막을 형성하는 단계;Forming an amorphous silicon thin film on the substrate; 마스크를 사용하여 상기 비정질 실리콘 박막에 불순물을 주입하여 채널 영역, 소스 영역 및 드레인 영역을 형성하는 단계;Implanting impurities into the amorphous silicon thin film using a mask to form a channel region, a source region and a drain region; 상기 비정질 실리콘 박막의 적어도 일부 영역에 결정화 유도 금속을 형성하는 단계; 및Forming a crystallization inducing metal in at least a portion of the amorphous silicon thin film; And 붕소가 첨가된 상기 비정질 실리콘 박막에 결정화 에너지를 인가하는 단계를 포함하되,Applying crystallization energy to the amorphous silicon thin film to which boron is added, 상기 비정질 실리콘 박막에 결정화 에너지를 인가하기 이전에 상기 비정질 실리콘 박막에 붕소를 주입하여 결정화된 실리콘의 결정 크기를 증대시키고 결정 방향의 균일성을 높여 상기 결정질 실리콘의 전자 이동도를 높이는 것을 특징으로 하는 비정질 실리콘 박막 결정화 방법.Boron is injected into the amorphous silicon thin film before the crystallization energy is applied to the amorphous silicon thin film, thereby increasing the crystal size of the crystallized silicon and increasing the uniformity of the crystal direction, thereby increasing the electron mobility of the crystalline silicon. Amorphous silicon thin film crystallization method. 제 1 항에 있어서, 상기 결정화 유도 금속이 Ni, Pd, Ti, Ag, Au, Al, Sn, Sb, Cu, Co, Cr, Mo, Tr, Ru, Rh, Cd, Pt 중 하나 이상을 포함하는 비정질 실리콘 박막 결정화 방법.The method of claim 1, wherein the crystallization induction metal comprises at least one of Ni, Pd, Ti, Ag, Au, Al, Sn, Sb, Cu, Co, Cr, Mo, Tr, Ru, Rh, Cd, Pt Amorphous silicon thin film crystallization method. 제 1 항에 있어서, 상기 결정화 에너지를 인가하는 방법이 고로(furnace)를 사용하는 가열법, 레이저에 의한 가열법, RTA(Rapid thermal Annealing)법, Line RTA법 또는 마이크로파를 이용한 가열법인 것을 특징으로 하는 비정질 실리콘 박막 결정화 방법.The method of claim 1, wherein the method of applying the crystallization energy is a heating method using a blast furnace, a heating method using a laser, a rapid thermal annealing method, a RTA method, or a heating method using microwaves. Amorphous silicon thin film crystallization method. 제 1 항에 있어서, 상기 붕소가 1 ×1012/cm2또는 그 이상의 농도로 주입되는 비정질 실리콘 박막 결정화 방법.The method of claim 1, wherein the boron is implanted at a concentration of 1 × 10 12 / cm 2 or more. 결정질(crystalline) 실리콘 활성층을 포함하는 N형 박막트랜지스터를 제조하는 방법에 있어서,In the method for manufacturing an N-type thin film transistor comprising a crystalline silicon active layer, 비정질 실리콘 박막의 적어도 일부 영역에 결정화 유도 금속을 형성하는 단계;Forming a crystallization inducing metal in at least a portion of the amorphous silicon thin film; 상기 비정질 실리콘 박막에 N형 도펀트를 주입하기 전 또는 후에 상기 비정질 실리콘 박막의 적어도 일부 영역에 붕소를 첨가하는 단계; 및Adding boron to at least a portion of the amorphous silicon thin film before or after implanting an N-type dopant into the amorphous silicon thin film; And 상기 붕소가 주입된 상기 비정질 실리콘 박막에 결정화 에너지를 인가하는 단계를 포함하고,Applying crystallization energy to the amorphous silicon thin film implanted with boron, 상기 비정질 실리콘에 주입된 붕소가 상기 비정질 실리콘 박막의 결정화 속도를 촉진시키고 상기 결정질 실리콘의 결정 크기를 확대하고 결정 방향을 균일하게 하여 상기 결정질 실리콘의 전자 이동도를 높이는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터 제조 방법.Boron implanted in the amorphous silicon to promote the crystallization rate of the amorphous silicon thin film, to increase the crystal size of the crystalline silicon and to make the crystal direction uniform to increase the electron mobility of the crystalline silicon, characterized in that . 제 5 항에 있어서, 상기 결정화 유도 금속이 Ni, Pd, Ti, Ag, Au, Al, Sn, Sb, Cu, Co, Cr, Mo, Tr, Ru, Rh, Cd, Pt 중 하나 이상을 포함하는 박막트랜지스터제조 방법.The method of claim 5, wherein the crystallization induction metal comprises at least one of Ni, Pd, Ti, Ag, Au, Al, Sn, Sb, Cu, Co, Cr, Mo, Tr, Ru, Rh, Cd, Pt Thin film transistor manufacturing method. 제 5 항에 있어서, 상기 결정화 에너지를 인가하는 방법이 고로(furnace)를 사용하는 가열법, 레이저에 의한 가열법, RTA(Rapid thermal Annealing)법, Line RTA법 또는 마이크로파를 이용한 가열법인 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터 제조 방법.The method of claim 5, wherein the method for applying the crystallization energy is a heating method using a blast furnace, a heating method using a laser, a rapid thermal annealing method, a RTA method, or a heating method using microwaves. Thin film transistor manufacturing method. 제 5 항에 있어서, 상기 붕소의 도핑 농도가 상기 비정질 실리콘 박막에 주입된 N형 도펀트의 농도보다 낮은 박막트랜지스터 제조 방법.The method of claim 5, wherein the doping concentration of boron is lower than the concentration of the N-type dopant implanted in the amorphous silicon thin film. 결정질 실리콘 활성층을 포함하는 P형 박막트랜지스터를 제조하는 방법에 있어서,In the method for manufacturing a P-type thin film transistor comprising a crystalline silicon active layer, 비정질 실리콘 박막의 적어도 일부 영역에 결정화 유도 금속을 형성하는 단계;Forming a crystallization inducing metal in at least a portion of the amorphous silicon thin film; 상기 비정질 실리콘 박막에 P형 도펀트를 주입하기 전 또는 후에 상기 비정질 실리콘 박막의 적어도 일부 영역에 붕소를 첨가하는 단계; 및Adding boron to at least a portion of the amorphous silicon thin film before or after implanting a P-type dopant into the amorphous silicon thin film; And 붕소가 첨가된 상기 비정질 실리콘 박막에 상기 결정화 에너지를 인가하는 단계를 포함하고,Applying the crystallization energy to the amorphous silicon thin film to which boron is added, 상기 비정질 실리콘에 주입된 붕소가 상기 비정질 실리콘 박막의 결정화 속도를 촉진시키고 상기 결정질 실리콘의 결정 크기를 확대하고 결정 방향을 균일하게 하여 상기 결정질 실리콘의 전자 이동도를 높이는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터 제조 방법.Boron implanted in the amorphous silicon to promote the crystallization rate of the amorphous silicon thin film, to increase the crystal size of the crystalline silicon and to make the crystal direction uniform to increase the electron mobility of the crystalline silicon, characterized in that . 삭제delete 제 9 항에 있어서, 상기 결정화 촉진 물질이 Ni, Pd, Ti, Ag, Au, Al, Sn, Sb, Cu, Co, Cr, Mo, Tr, Ru, Rh, Cd, Pt 중 하나 이상을 포함하는 박막트랜지스터 제조 방법.The method of claim 9, wherein the crystallization promoting material comprises at least one of Ni, Pd, Ti, Ag, Au, Al, Sn, Sb, Cu, Co, Cr, Mo, Tr, Ru, Rh, Cd, Pt Thin film transistor manufacturing method. 제 9 항에 있어서, 상기 결정화 에너지를 인가하는 방법이 고로(furnace)를 사용하는 가열법, 레이저에 의한 가열법, RTA(Rapid thermal Annealing)법, Line RTA법 또는 마이크로파를 이용한 가열법인 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터 제조 방법.The method of claim 9, wherein the method of applying the crystallization energy is a heating method using a blast furnace, a heating method using a laser, a rapid thermal annealing method, a RTA method, or a heating method using microwaves. Thin film transistor manufacturing method. N형 및 P형 박막트랜지스터로 구성된 CMOS 박막트랜지스터를 제조하는 방법에 있어서,In the method for manufacturing a CMOS thin film transistor composed of N-type and P-type thin film transistor, 비정질 실리콘 박막의 적어도 일부 영역에 결정화 유도 금속을 형성하는 단계;Forming a crystallization inducing metal in at least a portion of the amorphous silicon thin film; 상기 N형 및 P형 박막트랜지스터의 상기 비정질 실리콘 박막에 붕소 또는 붕소를 포함하는 P형 도펀트를 주입하는 단계;Injecting a P-type dopant containing boron or boron into the amorphous silicon thin film of the N-type and P-type thin film transistors; 상기 P형 박막트랜지스터의 상기 비정질 실리콘 박막 상에 마스크를 형성하고 상기 N형 트랜지스터의 상기 비정질 실리콘 박막에 N형 도펀트를 주입하는 단계; 및Forming a mask on the amorphous silicon thin film of the P-type thin film transistor and injecting an N-type dopant into the amorphous silicon thin film of the N-type transistor; And 상기 N형 및 P형 박막트랜지스터의 상기 비정질 실리콘 박막에 상기 결정화 에너지를 인가하는 단계를 포함하고,Applying the crystallization energy to the amorphous silicon thin films of the N-type and P-type thin film transistors, 상기 비정질 실리콘에 주입된 붕소가 상기 비정질 실리콘 박막의 결정화 속도를 촉진시키고 상기 결정질 실리콘의 결정 크기를 확대하고 결정 방향을 균일하게 하여 상기 결정질 실리콘의 전자 이동도를 높이는 것을 특징으로 하는 CMOS 박막트랜지스터 제조 방법.Manufacture of CMOS thin film transistors, wherein the boron implanted in the amorphous silicon promotes the crystallization rate of the amorphous silicon thin film, enlarges the crystal size of the crystalline silicon and makes the crystal direction uniform, thereby increasing the electron mobility of the crystalline silicon. Way. 제 13 항에 있어서, 상기 결정화 유도 금속이 Ni, Pd, Ti, Ag, Au, Al, Sn, Sb, Cu, Co, Cr, Mo, Tr, Ru, Rh, Cd, Pt 중 하나 이상을 포함하는 박막트랜지스터 제조 방법.The method of claim 13, wherein the crystallization inducing metal comprises at least one of Ni, Pd, Ti, Ag, Au, Al, Sn, Sb, Cu, Co, Cr, Mo, Tr, Ru, Rh, Cd, Pt. Thin film transistor manufacturing method. 제 14 항에 있어서, 상기 결정화 에너지를 인가하는 방법이 고로(furnace)를 사용하는 가열법, 레이저에 의한 가열법, RTA(Rapid thermal Annealing)법, Line RTA법 또는 마이크로파를 이용한 가열법인 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터 제조 방법.15. The method of claim 14, wherein the method of applying the crystallization energy is a heating method using a blast furnace, a heating method using a laser, a rapid thermal annealing method, a RTA method, or a heating method using microwaves. Thin film transistor manufacturing method. 결정질 실리콘 활성층을 포함하는 N형 또는 P형 박막트랜지스터에 있어서,In the N-type or P-type thin film transistor comprising a crystalline silicon active layer, 상기 결정질 실리콘이 비정질 실리콘 박막의 적어도 일부 영역에 결정화 유도 금속을 형성하고 상기 비정질 실리콘 박막의 적어도 일부 영역에 붕소를 첨가한 후 상기 비정질 실리콘 박막에 결정화 에너지를 인가하여 결정화되어, 붕소를 첨가하지 않은 상태에서 결정화 에너지를 인가하여 얻어진 결정질 실리콘에 비하여 결정 크기가 크고 결정 방향이 균일하며 전자 이동도가 높은 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터.The crystalline silicon is crystallized by forming a crystallization inducing metal in at least a portion of the amorphous silicon thin film, adding boron to at least a portion of the amorphous silicon thin film and then applying crystallization energy to the amorphous silicon thin film, thereby not adding boron. A thin film transistor, characterized in that the crystal size is larger than the crystalline silicon obtained by applying the crystallization energy in the state, the crystal direction is uniform, and the electron mobility is high. 제 16 항에 있어서, 상기 결정화 촉진 물질이 Ni, Pd, Ti, Ag, Au, Al, Sn, Sb, Cu, Co, Cr, Mo, Tr, Ru, Rh, Cd, Pt 중 하나 이상을 포함하는 박막트랜지스터.The method of claim 16, wherein the crystallization promoting material comprises at least one of Ni, Pd, Ti, Ag, Au, Al, Sn, Sb, Cu, Co, Cr, Mo, Tr, Ru, Rh, Cd, Pt Thin film transistor. 제 16 항에 있어서, 고로(furnace)를 사용하는 가열법, 레이저에 의한 가열법, RTA(Rapid thermal Annealing)법, Line RTA법 또는 마이크로파를 이용한 가열법을 이용하여 상기 결정화 에너지가 인가된 박막트랜지스터.17. The thin film transistor according to claim 16, wherein the crystallization energy is applied using a heating method using a furnace, a heating method using a laser, a rapid thermal annealing method, a RTA method, or a heating method using microwaves. . 결정질 실리콘 활성층을 포함하는 N형 박막트랜지스터와 P형 박막트랜지스터로 구성되는 CMOS 박막트랜지스터에 있어서,In the CMOS thin film transistor comprising an N-type thin film transistor and a P-type thin film transistor including a crystalline silicon active layer, N형 및 P형 박막트랜지스터 활성층을 구성하는 상기 결정질 실리콘이 모두 비정질 실리콘 박막의 적어도 일부 영역에 결정화 유도 금속을 형성하고 상기 비정질 실리콘 박막의 적어도 일부 영역에 붕소를 첨가한 후 상기 비정질 실리콘 박막에 결정화 에너지를 인가하여 결정화되어, 붕소를 첨가하지 않은 상태에서 결정화 에너지를 인가하여 얻어진 결정질 실리콘에 비하여 결정 크기가 크고, 결정 방향이 균일하고 하고 전자 이동도가 높은 것을 특징으로 하는 CMOS 박막트랜지스터.The crystalline silicon constituting the N-type and P-type thin film transistor active layers all form a crystallization inducing metal in at least a portion of the amorphous silicon thin film, and boron is added to at least a portion of the amorphous silicon thin film, and then crystallized in the amorphous silicon thin film. A CMOS thin film transistor, characterized in that the crystal size is larger, the crystal direction is uniform, and the electron mobility is higher than that of the crystalline silicon obtained by crystallizing by applying energy and applying crystallization energy without adding boron.
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