KR19990029202A - 다결정 반도체재료, 그 제조방법, 그것을 사용한 반도체장치 및 그 평가방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 캐리어 이동도를 향상시킬 수 있는 다결정 반도체재료, 그 제조방법, 그것을 사용한 반도체장치 및 그 평가방법을 제공한다.
본 발명의 다결정 반도체재료는 Si, Ge 또는 SiGe로 되며, 그 안에 H원자를 함유하고, Si 또는 Ge와 H와의 결합 중에서 모노하이드라이드 구조의 수가 그것보다 고차의 하이드라이드 구조의 수보다 많은 것이다. 환언하면 라만 분광분석에 의해 측정한 국재 진동자 모드의 모노하이드라이드 구조에 대응하는 피크강도가 그것보다 고차의 하이드라이드 구조에 대응하는 피크강도보다 크다.

Description

다결정 반도체재료, 그 제조방법, 그것을 사용한 반도체장치 및 그 평가방법
본 발명은 큰 캐리어 이동도를 얻기에 적합한 다결정 반도체재료, 그 제조방법, 그것을 사용한 반도체장치 및 그 평가방법에 관한 것이다.
액티브 매트릭스형 액정 표시장치에 조립해 넣은 박막 트랜지스터(TFT)의 채널층으로는 아모르퍼스 Si가 사용되어 왔으나, 이것을 다결정 Si로 치환함으로써 채널 안의 캐리어 이동도를 향상시킬 수가 있다. 캐리어 이동도가 커지면 트랜지스터의 최대 구동전류도 커진다. 그 결과 액정 표시장치의 화소영역 내에 점하는 TFT의 비율을 적게 할 수 있고, 개구율을 높일 수가 있다. 또 동일 사이즈의 기판을 사용해서 화소 수를 증가하여 고 정세한 액정 표시장치를 얻을 수가 있다.
다결정 실리콘층에는 입계(粒界)나 입내(粒內) 결함이 존재하고, 이들은 국재 준위를 형성한다. 국재 준위는 캐리어 이동도의 저하나 리크전류의 증가 요인이 되어, 반도체 소자의 특성의 악화 요인이 된다. 다결정 실리콘층에 수소를 첨가하면 입계나 입내 결함이 전기적으로 불활성이 되어, 반도체소자의 특성이 향상된다는 것이 알려져 있다(일본국 특개소 62-84562호 공보).
다결정 실리콘층에 수소를 첨가하는 방법으로는, 다결정 실리콘층을 수소 플라스마에 쬐는 방법(일본국 특개소 63-46775호 공보), 수소를 함유한 SiO2막이나 SiN막을 다결정 실리콘층상에 형성하여 가열하는 방법(일본국 특개평 6-314697호 공보, 특개평 8-32077호 공보), 다결정 실리콘층을 수소가스 안에서 가열하는 방법(일본국 특개소 63-200571호 공보) 등이 알려져 있다.
상기 종래예에 의해 다결정 반도체층 안의 캐리어 이동도를 크게 할 수 있으나, 캐리어 이동도가 보다 큰 다결정 반도체층을 형성하는 기술이 요망되고 있다.
본 발명의 목적은 캐리어 이동도를 향상시킬 수 있는 다결정 반도체재료, 그 제조방법, 그것을 사용한 반도체장치 및 그 평가방법을 제공하는 것이다.
도 1은 다결정 실리콘층의 캐리어 이동도를 수소화 처리시간의 함수로 하여 나타낸 그래프.
도 2는 다결정 실리콘 이동도를 수소화 처리후의 열처리온도의 함수로서 나타낸 그래프.
도 3은 다결정 실리콘층의 라만산란 스펙트럼을 나타낸 그래프.
도 4는 수소화 처리후의 열처리온도와 호적한 열처리시간과의 관계를 나타낸 그래프.
도 5a는 실시예에 의한 방법으로 형성한 실리콘층을 사용한 TFT의 제작방법을 설명하기 위한 평면도이며, 도 5b∼도 5g는 도 5a의 일점 쇄선 A8-A8 단면에 상당하는 각 공정의 단면도.
도 6은 TFT의 전계 이동도를 나타낸 그래프.
[부호의 설명]
11 유리기판 12 폴리실리콘막
12S 소스영역 12D 드레인영역
13, 13a 게이트 절연막 14 게이트전극
14a 양극 산화막, 고저항부 14b 저저항부
15 레지스트 패턴 16 층간 절연막
17S, 17D 콘택트 홀 18S, 18D 인출선
본 발명의 한 관점에 의하면, Si, Ge 또는 SiGe로 된 다결정 반도체재료로서, 그 안에 H원자를 함유하고, Si 또는 Ge와 H와의 결합 중에서 모노하이드라이드 구조의 수가 그것보다 고차의 하이드라이드 구조의 수보다 많은 다결정 반도체재료가 제공된다.
본 발명의 다른 관점에 의하면, Si, Ge 또는 SiGe로 된 다결정 반도체재료로서, 그 안에 H원자를 함유하고, 라만 분광분석에 의해 측정한 국재 진동자 모드의 모노하이드라이드 구조에 대응하는 피크강도가 그것보다 고차의 하이드라이드 구조에 대응하는 피크강도보다 큰 다결정 반도체재료가 제공된다.
본 발명의 다른 관점에 의하면, 지지기판상에 Si, Ge 또는 SiGe로 된 다결정 반도체층을 형성하는 공정과, Si 또는 Ge와 H와의 결합 중에서 모노하이드라이드 구조의 수가 그것보다 고차의 하이드라이드 구조의 수보다 많아지도록, 상기 다결정 반도체층에 수소를 첨가하는 공정을 갖는 다결정 반도체층의 제조방법이 제공된다.
본 발명의 다른 관점에 의하면, 지지기판상에 Si, Ge 또는 SiGe로 된 다결정 반도체층을 형성하는 공정과, 상기 다결정 반도체층에 수소를 첨가하는 공정과, 수소가 첨가된 상기 다결정 반도체층을 가열함으로써, Si 또는 Ge와 H와의 결합 중에서 모노하이드라이드 구조의 수가 그것보다 고차의 하이드라이드 구조의 수보다 많아지도록 수소를 탈리시키는 공정을 갖는 다결정 반도체층의 제조방법이 제공된다.
상술한 바와 같은 구성을 함으로써, 캐리어 이동도가 큰 다결정 반도체층을 얻을 수가 있다.
본 발명의 다른 관점에 의하면, 절연성 표면을 갖는 지지기판과, 상기 지지기판의 절연성 표면상에 형성된 Si, Ge 또는 SiGe로 된 다결정 반도체층으로서, 그 안에 H원자를 함유하고, Si 또는 Ge와 H와의 결합 중에서 모노하이드라이드 구조의 수가 그것보다 고차의 하이드라이드 구조의 수보다 많은 다결정 반도체층과, 상기 다결정 반도체층의 일부 영역상에 형성된 게이트 절연막과, 상기 게이트 절연막상에 형성된 게이트전극과, 상기 게이트 절연막의 양측 영역에서 각각 상기 다결정 반도체층에 저항접속하는 소스전극 및 드레인전극을 갖는 반도체장치가 제공된다.
상술한 바와 같은 구성을 함으로써, 전계 이동도가 큰 TFT를 얻을 수가 있다.
본 발명의 다른 관점에 의하면, 투명기판의 표면상에 형성되며, Si, Ge 또는 SiGe로 된 채널영역을 갖는 박막 트랜지스터의 상기 채널영역에 레이저광을 조사하는 공정과, 상기 채널영역으로부터의 산란광의 스펙트럼을 관측하여, 상기 채널영역을 형성하는 Si 또는 Ge와 H와의 결합 중에서 모노하이드라이드 구조에 대응하는 피크와 그것보다 고차의 하이드라이드 구조에 대응하는 피크의 높이를 비교하는 공정을 포함한 반도체장치의 평가방법이 제공된다.
모노하이드라이드 구조에 대응하는 피크와 그것보다 고차의 하이드라이드 구조에 대응하는 피크의 높이를 비교함으로써 채널영역의 캐리어 이동도를 추정할 수가 있다.
[실시예]
다결정 실리콘층을 형성하는 경우를 예로 들어 본 발명의 실시예를 설명한다.
본 발명자 등은 다결정 실리콘층을 수소 플라스마에 쬐어서 수소화 처리를 행하고, 수소화 처리시간과 캐리어 이동도와의 관계를 조사하였다.
도 1은 다결정 실리콘층의 캐리어 이동도와 수소화 처리시간과의 관계를 나타낸다. 횡축은 수소화 처리시간을 단위 분으로 표시하고, 종축은 캐리어 이동도를 단위 cm2/Vs로 표시한다. 또한 캐리어 이동도는 다결정 실리콘층 안에 인을 도즈량 5×1013cm-2의 조건에서 도프하여 홀 효과를 측정함으로써 구하였다. 또한 수소화 처리는 평행 평판형의 플라스마 여기형 화학기상 퇴적(PE-CVD)장치를 사용하여 행하였다. 평행 평판전극은 직경 약 10cm(4인치)이며, 이 평행 평판전극에 30W의 고주파전력을 인가해서 수소가스압을 300mTorr, 기판온도를 350℃로 하였다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 약 1분간의 수소화 처리를 행하면 캐리어 이동도가 약 1.5cm2/Vs로부터 약 20cm2/Vs까지 상승한다. 수소화 처리시간을 더욱 길게 하면 캐리어 이동도는 완만하게 저하한다.
도 2는 10분간의 수소화 처리를 행한 다결정 실리콘층을 열처리한 경우의 캐리어 이동도와 열처리온도와의 관계를 나타낸다. 횡축은 열처리온도를 단위 ℃로 표시하고, 종축은 캐리어 이동도를 단위 cm2/Vs로 표시한다. 또한 열처리온도는 어느 것이나 10분간이다. 그리고 열처리전의 캐리어 이동도를 파선으로 나타낸다.
열처리온도가 250∼450℃의 범위에서는 열처리온도의 상승에 따라 캐리어 이동도도 상승한다. 열처리온도가 400∼500℃ 사이에 캐리어 이동도가 최대치를 나타내고, 그 온도를 넘으면 캐리어 이동도는 급격하게 저하한다.
수소화 신간 및 열처리온도에 의한 캐리어 이동도의 변화 요인을 조사하기 위해, 다결정 실리콘층을 라만산란법에 의해 평가하였다.
도 3은 다결정 실리콘층의 라만산란 스펙트럼을 나타낸다. 횡축은 파 수를 단위 cm-1로 표시하고, 종축은 라만산란 강도를 임의 눈금으로 표시한다. 곡선 a1, a2는 1분간의 수소화 처리를 행한 다결정 실리콘층의 스펙트럼을 나타내고, 곡선 b1, b2는 10분간의 수소화 처리를 행한 다결정 실리콘층의 스펙트럼을 나타낸다. 또한 곡선 a1과 b1은 열처리전, 곡선 a2와 b2는 450℃에서 10분간의 열처리를 행산 후의 다결정 실리콘층의 스펙트럼이다.
파 수 2000cm-1근방에 나타나 있는 피크가 Si-H 결합(모노하이드라이드 구조)에 대응하고, 파 수 2090cm-1근방에 나타나 있는 피크가 Si-H2결합(2차의 하이드라이드 구조)에 대응한다.
곡선 a1과 b1은 각각 도 1의 수소화 시간 1분 및 10분의 경우에 상당한다. 즉 모노하이드라이드 구조의 피크만이 나타나고, 2차의 하이드라이드 구조의 피크가 나타나 있지 않은 경우에는 높은 캐리어 이동도를 나타내고, 2차의 하이드라이드 구조의 피크가 높아지면 캐리어 이동도가 저하하는 것으로 생각된다.
곡선 a1과 a2및 곡선 b1과 b2를 비교하면, 열처리를 행함으로써 피크강도가 저하해 있는 것을 알 수가 있다. 이는 열처리에 의해 하이드라이드 구조의 수소원자가 탈리하기 때문이다. 곡선 b1과 b2를 비교하면, 2차의 하이드라이드 구조에 대응하는 피크강도의 저하량 쪽이 모노하이드라이드 구조에 대응하는 피크강도의 저하량보다 큰 것을 알 수가 있다. 이는 2차의 하이드라이드 구조의 해리 에너지 쪽이 모노하이드라이드 구조의 해리 에너지보다 적기 때문이다.
도 2에서 설명한 바와 같이, 열처리에 의해 캐리어 이동도가 사승하는 것은 곡선 b2로 나타낸 바와 같이, 2차의 하이드라이드 구조에 대응하는 피크강도가 모노하이드라이드 구조에 대응하는 피크강도에 대해 상대적으로 저하하기 때문으로 생각된다. 캐리어 이동도를 크게 하기 위해서는, 모노하이드라이드 구조에 대응하는 피크강도가 2차 이상의 고차의 하이드라이드 구조에 대응하는 피크강도보다 커지도록 하는 구성으로 하는 것이 바람직할 것이다.
또한 라만산란 스펙트럼의 피크강도는 하이라이드 구조의 수에 비례한다고 생각되기 때문에, 상기와 같은 바람직한 구성은 모노하이드라이드 구조의 수가 그것보다 고차의 하이드라이드 구조의 수보다 많아지는 구성과 등가이다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 열처리온도를 너무 높게 하면 캐리어 이동도가 저하하는 것은 모노하이드라이드 구조의 해리도 진행되어 버리기 때문으로 생각된다.
도 2에서는 열처리시간을 10분간으로 한 경우를 나타내었다. 이 경우의 호적한 열처리온도는 약 450℃ 정도이다. 열처리온도와 열처리시간 중의 한쪽을 바꾸면 다른 쪽의 호적한 범위도 바꾸어진다.
도 4는 열처리온도와 호적한 열처리시간과의 관계를 나타낸다. 열처리온도를 250℃로 한 경우의 호적한 열처리시간은 약 3000초이며, 열처리시간의 증가에 따라 호적한 열처리시간은 짧아진다. 열처리온도가 너무 낮으면 호적한 열처리시간이 길어져서, 생산성의 저하에 이어진다. 또 열처리온도가 너무 높아지면 호적한 열처리시간이 짧아져서, 열처리의 안정된 제어가 곤란해진다. 이 때문에 열처리온도를 250∼500℃로 하는 것이 바람직하다.
또한 모노하이드라이드 구조의 수가 고차의 하이라이드 구조의 수보다 많게 되는 구성이 바람직하나, 전자가 후자보다 많지 않다고 해도, 수소화 처리후의 열처리에 의해 고차의 하이드라이드 구조의 수를 모노하이드라이드 구조의 수에 비해 상대적으로 감소시킴으로써 캐리어 이동도 향상의 효과가 기대된다.
다음에 도 5a∼도5g를 참조해서 상기 실시예에 의한 다결정 실리콘층의 형성방법을 적용한 박막 트랜지스터에 대해 설명한다.
도 5a는 박막 트랜지스터의 개략 평면도를 나타낸다. 유리기판상에 도면의 가로방향으로 뻗은 폴리실리콘막(12)이 배치되어 있다. 폴리실리콘막(12)의 길이방향의 거의 중앙부에 폴리실리콘막(12)과 교차하는 게이트전극(14)이 배치되어 있다. 게이트전극(14)의 일단은 도면의 가로방향으로 뻗은 게이트선에 연속하고 있다. 게이트전극(14) 및 게이트선은 A1에 형성된 저저항부(14b)와 그 측면을 둘러 싼 양극 산화막(14a)으로 구성되어 있다.
도 5b∼도 5g는 도 5a의 일점 쇄선 A8∼A8로 나타낸 단면에서의 공정도를 나타낸다.
도 5b에서, 유리기판(11)상에 두께 약 50nm의 아모르퍼스 실리콘층을 퇴적한다. 이 아모르퍼스 실리콘층에 엑시머 레이저광을 조사해서 다결정화한다. 엑시머 레이저광으로는, 예를 들어 파장 308nm, 에너지밀도 약 300mJ/cm2, 펄스 반복 주파수 100Hz, 1 펄스당의 조사시간은 10ns의 제논 클로라이드(XeCl) 엑시머 레이저를 사용할 수가 있다. 레이저 조사영역은, 예를 들어 폭 1mm, 길이 100mm의 가늘고 긴 형상이며, 이 조사영역을 폭방향으로 1 펄스당 0.1mm씩 이동시키면서 넓은 영역에 걸쳐 레이저 조사를 행한다. 이 정도의 두께의 아모르퍼스 실리콘층이면, 다결정화된 실리콘층의 두께방향에 관해서는 거의 1개의 그레인만이 형성된다. 다결정화한 실리콘층의 평균 입경은 약 100nm이다.
다결정화한 실리콘층을 패터닝하여 폴리실리콘막(12)을 형성한다. 또한 유리기판(11)과 폴리실리콘막(12) 사이에 확산 배리어층으로서 SiO2를 형성해 두어도 좋다. 실리콘층의 패터닝은, 예를 들어 Cl2계 가스를 사용한 드라이 에칭에 의해 행한다.
폴리실리콘막(12)을 덮도록 기판(11)의 전면에 SiO2로 된 두께 약 120nm의 게이트 절연막(13)을 퇴적한다. 게이트 절연막(13)의 퇴적은, 예를 들어 SiH4와 N2O를 사용한 PE-CVD에 의해 행한다.
게이트 절연막(13)상에 스퍼터링에 의해 두께 약 350nm의 Al막을 퇴적한다. 이 Al막상에 도 5a의 폴리실리콘막(12)과 교차하는 게이트전극(14)과 동일 패턴을 갖는 레지스트 패턴(15)을 형성한다. 레지스트 패턴(15)을 에칭 마스크로 하여 Cl2계 가스를 사용한 드라이 에칭에 의해 Al막을 패터닝하고, 레지스트 패턴(15)으로 덮인 영역에 게이트전극(14)을 남긴다.
도 5c에 나타낸 바와 같이 레지스트 패턴(15)을 마스크로 사용해서 게이트전극(14)의 노출한 표면을 양극 산화한다. 게이트전극(14)의 내부에 A1으로 된 저저항부(14b)가 남고, 그 측면에 두께 약 1∼2μm의 양극 산화막(14a)이 형성된다. 양극 산화는 수산을 성분으로 한 수용액 중에서 행한다. 양극 산화후, 레지스트 패턴(15)을 제거한다.
도 5d에 나타낸 바와 같이 게이트전극(14)을 마스크로 해서 게이트 절연막(13)을 에칭하여, 게이트전극(14)의 직하에만 게이트 절연막(13a)을 남긴다. 게이트 절연막(13)의 에칭은, 예를 들어 불소계 가스를 사용한 드라이 에칭에 의해 행한다. 게이트 절연막(13a)의 양측에 폴리실리콘막(12)의 표면의 일부가 노출한다.
도 5e에 나타낸 바와 같이 기판 전면에 P+이온을 주입하고, 레이저 조사에 의한 활성화 어닐을 행한다. 주입량은 폴리실리콘막(12)의 이온 주입영역의 시트저항이 약 1kΩ/? 이하가 되는 양이다. 폴리실리콘막(12) 중에서 게이트 절연막(13a)의 양측에 노출한 부분에 n+형의 소스영역(12S) 및 드레인영역(13D)이 형성된다.
이와 같이 해서 A1으로 된 저저항부(14b)와, 그 소스영역(12S)측 및 드레인영역(12D)측에 배치된 고저항부(14a)로 된 게이트전극(14)이 형성된다.
도 5f에 나타낸 바와 같이 기판 전면에 두께 약 30nm의 Si02막과 두께 약 270nm의 SiN막이 이 순번으로 적층된 층간 절연막(16)을 퇴적한다. Si02막의 퇴적은, 예를 들어 원료 가스로서 SiH4와 N20를 사용해서 성장온도를 300℃로 한 PE-CVD에 의해 행하고, SiN막의 퇴적은, 예를 들어 원료 가스로서 SiH4와 NH3를 사용해서 성장온도를 300℃로 한 PE-CVD에 의해 행한다.
층간 절연막(16)에 소스영역(12S) 및 드레인영역(12D)의 각각의 표면의 일부를 노출시키는 콘택트 홀(17S, 17D)을 형성한다. SiN막의 에칭은, 예를 들어 불소계 가스를 사용한 드라이 에칭에 의해 행하고, SiO2막의 에칭은, 예를 들어 NH4F와 HF와 H2O를 혼합한 버퍼드 불산을 사용한 웨트 에칭에 의해 행한다.
도 5g에서 기판 전면에 두께 약 50μm의 Ti막과 두께 약 300nm의 Al막을 이 순번으로 적층한다. 이 적층 구조를 패터닝하여 소스영역(12S)에 접속된 소스 인출선(18S) 및 드레인영역(12D)에 접속된 드레인 인출선(18D)을 형성한다. Ti막 및 Al막의 에칭은, 예를 들어 염소계 가스를 사용한 드라이 에칭에 의해 행한다.
그 후에 상기 실시예에 의한 방법으로 폴리실리콘층(12)의 수소화 처리를 행한다. 또한 상기 실시예에서는 다결정 실리콘층이 수소 플라스마에 직접 쬐이나, TFT를 구성한 후의 수소화 처리에서는 폴리실리콘층(12)이 게이트 절연막(13a), 층간 절연막(16) 등을 통해서 수소 플라스마에 쬐이게 된다. 이 때문에 수소화 처리시간을 길게 할 필요가 있다.
도 6은 도 5g에 나타낸 TFT의 전계 이동도를 나타낸다. 횡축은 좌로부터 순번으로 수소화 처리 없는 경우, 수소화 처리 1시간의 경우, 2시간의 경우, 2시간의 수소화 처리후 400℃에서 10분간의 열처리를 행한 경우를 표시하고, 종축은 TFT의 전계 이동도를 단위 cm2/Vs로 표시한다.
1시간의 수소화 처리를 행함으로써 전계 이동도가 60cm2/Vs까지 상승한다. 또 수소화 처리를 2시간 행하면 수소화 처리 1시간의 경우에 비해 전계 이동도가 약간 저하해서 45cm2/Vs가 되나, 그 후의 열처리에 의해 55cm2/Vs까지 회복한다.
또 상술한 실시예의 효과는 전계 이동도의 상승뿐만 아니라 오프전류의 감소, 임계치 전압의 저하로서도 나타난다. 오프전류 및 임계치의 산포가 적어지기 때문에 TFT를 탑재한 액상 표시장치의 수율 향상에 이어진다.
도 5g에 나타낸 TFT의 폴리실리콘막(12)의 평가는 현미 라만산란법에 의해 행할 수가 있다. 여기서 현미 라만산란법이라 함은 현미경을 통해서 시료에 레이저 빔을 조사하고, 시료로부터의 산란광을 그 현미경을 사용해서 관측하여 분광하는 방법이다. 현미 라만산란법을 사용함으로써 특정 미소영역의 평가를 행할 수 있으며, 약 1μm의 면분해능을 얻을 수가 있다. 여기서 레이저로서 아르곤 이온 레이저(파장 514.5nm)를 사용하였다.
폴리실리콘막(12)의 상면은 전극이나 배선용 금속으로 덮여 있기 때문에, 유리기판(11)의 이면측으로부터 레이저 빔을 조사한다. 유리기판의 두께가 약 1mm 정도이며, 그 굴절률도 크기 때문에, 현미경의 대물 렌즈에는 액정 표시장치용으로 시판되고 있는 장 초점 렌즈를 사용하는 것이 바람직하다.
유리기판(11)의 이면으로부터 레이저 빔을 조사하면 미광이 강하게 되기 때문에, 얻어진 스펙트럼의 배경을 보정할 필요가 있다. 이 방법에 의해 폴리실리콘막(12)의 평가를 행하였던바, 모노하이드라이드 구조의 피크에 대한 고차의 하이드라이드 구조의 피크의 상대 강도와 전계 이동도의 사이에는 홀 효과의 측정에 의해 얻어진 이동도의 경우와 마찬가지로 상관이 얻어졌다.
현미 라만산란법을 이용함으로써 평가 대상을 파괴하는 일이 없이 평가할 수가 있다. 이 때문에 액정 표시장치의 제조공정 도중에서 실리콘층의 평가를 행할 수가 있다. 이 평가 결과, 보다 구체적으로는 모노하이드라이드 구조의 피크강도와 고차의 하이드라이드 구조의 피크강도와의 비교 결과에 의거해서 TFT의 특성을 추정할 수가 있다. 소망하는 특성이 얻어지지 않는다고 판단될 경우에는 수소화 처리, 또는 열처리를 재차 실시함으로써 수율 향상을 도모할 수가 있다.
도 5a∼도 5g에서는 TFT를 형성한 후 도 5g의 공정으로 수소화 처리를 행하였으나, 폴리실리콘층을 형성한 후 TFT의 형성 도중에 수소화 처리를 행하여도 좋다.
상기 실시예에서는 다결정 실리콘층을 형성하는 경우를 예로 설명하였으나, 기타 다결정 게르마늄(Ge)층, 다결정 실리콘 게르마늄(SiGe)층을 형성할 경우에도 적용 가능하다.
또 상기 실시예에서는 다결정 실리콘층을 수소 플라스마에 쬐어서 수소화 처리를 행하는 경우를 설명하였으나, 모노하이드라이드 구조의 수가 고차의 하이드라이드 구조의 수보다 많게 되는 구성이 되면, 기타의 방법으로 수소화 처리를 행하여도 좋다. 예를 들어 수소 이온을 주입하여, 수소를 함유한 불순물의 이온 도핑, 다결정 실리콘층에 겹쳐서 퇴적한 절연막으로부터의 수소원자의 확산 등의 방법을 이용하여도 좋다.
또 수소화 처리후의 열처리는 질소 분위기 중에서 행하여도 좋고, 수소 또는 질소로 희석한 수소 분위기 중에서 행하여도 좋다. 열처리의 분위기를 수소로 함으로써 모노하이드라이드 구조가 해리되기 어렵게 될 것이다. 또 산소나 수분을 함유한 분위기 중에서 열처리를 행하면 입계를 산화시켜서 불활성화시키는 효과가 기대된다.
이상 실시예를 따라서 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 이것들에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어 여러 가지 변경, 개량, 조합 등이 가능함은 당업자에게는 자명할 것이다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 다결정 반도체 재료 중으로의 수소 첨가의 형태를 제어함으로써 캐리어 이동도를 향상시킬 수가 있다. 이 다결정 반도체재료를 사용해서 TFT를 구성함으로써, 전계 이동도가 큰 TFT를 얻을 수 있음과 동시에 TFT의 오프전류나 임계치 등을 개선할 수 있다.

Claims (9)

  1. Si, Ge 또는 SiGe로 된 다결정 반도체재료로서, 그 안에 H원자를 함유하고, Si 또는 Ge와 H와의 결합 중에서 모노하이드라이드 구조의 수가 그것보다 고차인 하이드라이드 구조의 수보다 많은 것을 특징으로 하는 다결정 반도체재료.
  2. Si, Ge 또는 SiGe로 된 다결정 반도체재료로서, 그 안에 H원자를 함유하고, 라만 분광분석에 의해 측정한 국재 진동자 모드의 모노하이드라이드 구조에 대응하는 피크강도가 그것보다 고차인 하이드라이드 구조에 대응하는 피크강도보다 큰 것을 특징으로 하는 다결정 반도체재료.
  3. 지지기판상에 Si, Ge 또는 SiGe로 된 다결정 반도체층을 형성하는 공정과,
    Si 또는 Ge와 H와의 결합 중에서 모노하이드라이드 구조의 수가 그것보다 고차인 하이드라이드 구조의 수보다 많아지도록, 상기 다결정 반도체층에 수소를 첨가하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 다결정 반도체층의 제조방법.
  4. 지지기판상에 Si, Ge 또는 SiGe로 된 다결정 반도체층을 형성하는 공정과,
    상기 다결정 반도체층에 수소를 첨가하는 공정과,
    수소가 첨가된 상기 다결정 반도체층을 가열함으로써, Si 또는 Ge와 H와의 결합 중에서 모노하이드라이드 구조의 수가 그것보다 고차인 하이드라이드 구조의 수보다 많아지도록 수소를 탈리시키는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 다결정 반도체층의 제조방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 수소를 탈리시키는 고정에서 상기 다결정 반도체층의 온도를 250∼500℃로 하여 열처리를 행하는 것을 특징으로 하는 다결정 반도체층의 제조방법.
  6. 지지기판상에 Si, Ge 또는 SiGe로 된 다결정 반도체층을 형성하는 공정과,
    상기 다결정 반도체층에 수소를 첨가하는 공정과,
    수소가 첨가된 상기 다결정 반도체층을 가열하여 일부의 하이드라이드 구조의 수소를 탈리시키는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 다결정 반도체층의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 수소를 탈리시키는 공정에서 상기 다결정 반도체층의 온도를 250∼500℃로 하여 열처리를 행하는 것을 특징으로 하는 다결정 반도체층의 제조방법.
  8. 절연성 표면을 갖는 지지기판과,
    상기 지지기판의 절연성 표면상에 형성된 Si, Ge 또는 SiGe로 된 다결정 반도체층으로서, 그 안에 H원자를 함유하고, Si 또는 Ge와 H와의 결합 중에서 모노하이드라이드 구조의 수가 그것보다 고차인 하이드라이드 구조의 수보다 많은 다결정 반도체층과,
    상기 다결정 반도체층의 일부 영역상에 형성된 게이트 절연막과,
    상기 게이트 절연막상에 형성된 게이트전극과,
    상기 게이트 절연막의 양측 영역에서 각각 상기 다결정 반도체층에 저항접속하는 소스전극 및 드레인전극을 구비한 것을 특징으로 하는 반도체장치.
  9. 투명기판의 표면상에 형성되며, Si, Ge 또는 SiGe로 된 채널영역을 갖는 박막 트랜지스터의 상기 채널영역에 레이저광을 조사하는 공정과,
    상기 채널영역으로부터의 산란광의 스펙트럼을 관측하여, 상기 채널영역을 형성하는 Si 또는 Ge와 H와의 결합 중에서 모노하이드라이드 구조에 대응하는 피크와 그것보다 고차인 하이드라이드 구조에 대응하는 피크의 높이를 비교하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 반도체장치의 평가방법.
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