KR20040044725A - Sample for measuring a resistance of lightly doped silicon and method for fabricating thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 저농도 이온 도핑된 실리콘 저항 측정용 샘플 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a sample for measuring low concentration ion doped silicon resistance and a method of manufacturing the same.
최근 들어, 반도체 소자(semiconductor device)의 개발이 활발히 이루어지고 있으며, 이 결과 반도체 소자의 크기는 한층 작아지면서 성능은 크게 향상되고 있다. 반도체 소자는 ㎛에 불과한 매우 작은 크기로 제작이 가능하며, 전기적 시그널을 증폭 또는 스위칭하는 특성을 갖는다.In recent years, the development of semiconductor devices has been actively conducted, and as a result, the performance of the semiconductor devices has been greatly improved while the size of the semiconductor devices has become smaller. The semiconductor device can be manufactured in a very small size of only μm, and has the characteristic of amplifying or switching an electrical signal.
반도체 소자는 채널층(channel layer)을 형성하는 물질에 따라서 매우 다양한 특성을 갖는다. 예를 들면, 채널층은 단결정 실리콘, 다결정 실리콘 또는 아몰퍼스 실리콘 물질로 제작이 가능하다.Semiconductor devices have a wide variety of properties depending on the material forming the channel layer. For example, the channel layer can be made of monocrystalline silicon, polycrystalline silicon or amorphous silicon material.
단결정 실리콘 물질을 사용하는 채널층은 고집적, 고성능 반도체 소자에 적합하다. 단결정 실리콘 물질을 사용하는 채널층을 갖는 반도체 소자는 매우 빠른 동작 속도가 요구되는 부품, 예를 들면, 램(RAM) 또는 중앙처리장치(CPU) 등에 사용된다.Channel layers using single crystal silicon materials are suitable for high density, high performance semiconductor devices. BACKGROUND Semiconductor devices having a channel layer using a single crystal silicon material are used for components requiring very high operating speed, for example, a RAM or a central processing unit (CPU).
반면, 다결정 실리콘 물질 또는 아몰퍼스 실리콘 물질을 사용하는 채널층은 다결정 실리콘 물질을 사용하는 채널층에 비하여 낮은 온도에서 제작이 가능함으로 유리 기판 등에 형성할 수 있다. 다결정 실리콘 물질 또는 아몰퍼스 실리콘 물질을 사용하는 채널층을 갖는 반도체 소자는 유기 전계 발광 디바이스 또는 액정표시장치에 사용된다.On the other hand, the channel layer using the polycrystalline silicon material or amorphous silicon material can be formed at a lower temperature than the channel layer using the polycrystalline silicon material, so that the channel layer can be formed on a glass substrate or the like. BACKGROUND Semiconductor devices having channel layers using polycrystalline silicon materials or amorphous silicon materials are used in organic electroluminescent devices or liquid crystal displays.
이처럼 광범위하게 사용되는 반도체 소자들은 공통적으로 반도체 소자들이 작동하고 있지 않는 상태 즉, 오프 상태에서 누설 전류가 가장 큰 문제이다. 종래 반도체 소자들은 오프 상태에서의 누설 전류를 방지하기 위한 수단으로 엘디디(Lightly Doped Drain, LDD) 구조 또는 오프셋(off-set) 구조가 널리 이용되고 있다.Such widely used semiconductor devices have the largest problem of leakage current in a state in which the semiconductor devices are not operating, that is, in an off state. BACKGROUND ART Conventionally, a light emitting doped drain (LDD) structure or an offset (off-set) structure is widely used as a means for preventing leakage current in an off state.
종래 LDD 구조는 먼저, 실리콘층의 상면에 실리콘층보다 작은 게이트 전극을 형성한다. 이어서, 게이트 전극의 측벽에 감광물질 또는 절연막으로 사이드 월을 형성한 후, 문턱 전압을 조절하기 위하여 게이트 전극 및 사이드 월에 의하여 블록킹 되지 못하는 실리콘층에 고농도 이온 도핑을 수행한다. 이어서 사이드 월을 제거한 후 저농도 이온 도핑을 수행하여 구현된다. 이때, 고농도 이온 도핑 영역에는 저농도 이온이 함께 도핑되지만, 저농도 도핑된 이온은 고농도 이온 도핑 영역에는 그다지 큰 영향을 미치지 못한다.The conventional LDD structure first forms a gate electrode smaller than the silicon layer on the upper surface of the silicon layer. Subsequently, after the sidewalls are formed of photoresist or insulating film on the sidewalls of the gate electrode, high concentration ion doping is performed on the silicon layer that is not blocked by the gate electrode and the sidewall to adjust the threshold voltage. Subsequently, low side ion doping is performed after removing the sidewall. In this case, although the low concentration ions are doped together in the high concentration ion doped region, the low concentration doped ions do not have a great influence on the high concentration ion doped region.
이와 같은 LDD 구조에 있어, LDD의 길이는 반도체 소자, 예를 들면, 박막 트랜지스터의 특성 및 신뢰성에 큰 영향을 미친다. 또한, LDD 구조 중 저농도 이온 도핑 영역은 이온 농도에 따라 저항이 변경되어 채널층의 특성에 큰 영향을 미친다.In such an LDD structure, the length of the LDD greatly affects the characteristics and reliability of the semiconductor device, for example, a thin film transistor. In addition, the low-concentration ion doped region in the LDD structure has a large resistance on the characteristics of the channel layer because the resistance is changed according to the ion concentration.
따라서, 저농도 이온 도핑 영역에서의 이온 도핑 농도에 따른 저항의 변화 특성은 매우 중요하지만, 저농도 이온 도핑 농도에 따른 실리콘의 저항 변화는 측정하기 매우 어려운 문제점을 갖는다.Therefore, although the characteristic of the resistance change according to the ion doping concentration in the low concentration ion doping region is very important, the resistance change of silicon according to the low concentration ion doping concentration has a problem that is very difficult to measure.
종래 저농도 이온 도핑된 실리콘의 저항을 측정하기 위해서는 먼저, 저농도 이온 도핑된 실리콘의 상면에 메탈로 이루어진 한 쌍의 측정 패드를 형성한다. 이어서, 측정 패드에 테스트 프로브(test probe)를 접촉시켜 저농도 이온 도핑된 실리콘의 저항을 측정하는 방법이 있다.In order to measure the resistance of conventional low concentration ion doped silicon, first, a pair of measurement pads made of metal is formed on the top surface of the low concentration ion doped silicon. Then, there is a method of measuring the resistance of low concentration ion-doped silicon by contacting a test probe with a measurement pad.
이때, 측정 패드 및 저농도 이온 도핑된 실리콘의 사이에는 매우 큰 접촉 저항이 존재한다. 따라서, 실제 테스트 프로브를 통해 측정된 저항은 저농도 이온 도핑된 실리콘의 고유 저항, 측정 패드 및 이온 도핑된 실리콘 사이의 접촉 저항이 모두 합산된 저항이다. 결국 이와 같은 방법으로 측정된 저항은 저농도 이온 도핑된 실리콘의 고유한 저항으로 보기 어렵다.At this time, there is a very large contact resistance between the measurement pad and the low concentration ion doped silicon. Therefore, the resistance measured through the actual test probe is the resistance in which the intrinsic resistance of the low concentration ion doped silicon, the contact resistance between the measurement pad and the ion doped silicon are added together. After all, the resistance measured in this way is hardly regarded as the inherent resistance of low concentration ion-doped silicon.
따라서, 본 발명은 이와 같은 종래 저농도 이온 도핑된 실리콘의 저항 측정의 어려움을 감안한 것으로서, 본 발명의 제 1 목적은 저농도 이온 도핑된 실리콘의 저항을 낮은 오차 범위에서 측정하여 실리콘에 저농도 도핑된 이온의 농도에 따른 저항 변화 등을 측정할 수 있는 저농도 이온 도핑된 실리콘 저항 측정용 샘플을 제공한다.Accordingly, the present invention takes into account such a difficulty in measuring resistance of conventional low-concentration ion-doped silicon, and a first object of the present invention is to measure the resistance of low-concentration ion-doped silicon in a low error range, A low concentration ion-doped silicon resistance measurement sample capable of measuring a change in resistance according to concentration is provided.
또한, 본 발명의 제 2 목적은 저농도 이온 도핑된 실리콘의 저항을 낮은 오차 범위에서 측정하여 실리콘에 저농도 도핑된 이온의 농도에 따른 저항 변화 등을 측정할 수 있는 저농도 이온 도핑된 실리콘 저항 측정용 샘플을 제조하는 방법을 제공함에 있다.In addition, the second object of the present invention is to measure the resistance of the low-concentration ion-doped silicon in a low error range to measure the resistance change according to the concentration of the low-concentration doped ions in the silicon, etc. To provide a method for producing a.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 의한 저농도 이온 도핑된 실리콘 저항 측정용 샘플을 도시한 개념도이다.1 is a conceptual diagram showing a sample for measuring the low concentration ion-doped silicon resistance according to a first embodiment of the present invention.
도 2a는 본 발명의 제 1 실시예에 의해 베이스 기판에 실리콘 박막이 형성된 것을 도시한 공정도이다.FIG. 2A is a flowchart illustrating a silicon thin film formed on a base substrate according to a first embodiment of the present invention.
도 2b는 실리콘 박막에 저농도 이온 도핑이 수행되는 것을 도시한 공정도이다.FIG. 2B is a process chart showing that low concentration ion doping is performed on a silicon thin film. FIG.
도 2c는 실리콘 박막에 고농도 이온 도핑이 수행되는 것을 도시한 공정도이다.FIG. 2C is a process diagram illustrating that high concentration ion doping is performed on a silicon thin film. FIG.
도 2d는 실리콘 박막 중 고농도 이온 도핑 영역에 도전성 저항 측정 패드가 형성된 것을 도시한 공정도이다.FIG. 2D is a process chart illustrating that a conductive resistance measurement pad is formed in a high concentration ion doped region of a silicon thin film. FIG.
도 3a는 본 발명의 제 2 실시예에 의해 베이스 기판에 실리콘 박막이 형성된 것을 도시한 공정도이다.3A is a process diagram illustrating a silicon thin film formed on a base substrate according to a second embodiment of the present invention.
도 3b는 실리콘 박막에 고농도 이온 도핑이 수행되는 것을 도시한 공정도이다.3B is a process chart showing that high concentration ion doping is performed on a silicon thin film.
도 3c는 실리콘 박막에 저농도 이온 도핑이 수행되는 것을 도시한 공정도이다.3C is a process diagram illustrating low concentration ion doping performed on a silicon thin film.
도 3d는 실리콘 박막 중 고농도 이온 도핑 영역에 도전성 저항 측정 패드가 형성된 것을 도시한 공정도이다.FIG. 3D is a process chart illustrating that a conductive resistance measuring pad is formed in a high concentration ion doped region of a silicon thin film. FIG.
이와 같은 본 발명의 제 1 목적을 구현하기 위하여 본 발명은 베이스 기판, 베이스 기판에 형성되며, 저농도 이온 도핑 영역(lightly doped region) 및 저농도 이온 도핑 영역 상에 상호 이격되어 형성된 한 쌍의 고농도 이온 도핑 영역(heavily doped region)을 포함하는 실리콘 박막 및 한 쌍의 고농도 도핑 영역 상에 각각 콘택 된 한 쌍의 도전성 저항 측정 패드들을 포함하는 저농도 이온 도핑된 실리콘 저항 측정용 샘플을 제공한다.In order to realize the first object of the present invention, the present invention is formed on a base substrate, a base substrate, and a pair of high concentration ion dopings formed on a lightly doped region and a lightly doped region. A sample for measuring low-concentration ion-doped silicon resistance comprising a silicon thin film comprising a region (heavily doped region) and a pair of conductive resistance measurement pads each contacted on a pair of highly doped regions is provided.
또한, 본 발명의 제 2 목적을 구현하기 위하여 본 발명은 베이스 기판에 제 1 면적을 갖는 실리콘 박막을 형성하는 단계, 실리콘 박막에 제 1 농도로 불순물 이온을 도핑하여 제 1 이온 도핑 영역을 형성하는 단계, 제 1 이온 도핑 영역 중 상호 이격된 2 곳에 제 1 면적보다 작은 제 2 면적을 갖고 제 1 농도보다 높은 제 2 농도로 상기 불순물 이온을 도핑하여 제 2 이온 도핑 영역을 형성하는 단계 및 제 2 이온 도핑 영역에 도전성 저항 측정 패드를 형성하는 단계를 포함하는 저농도 이온 도핑된 실리콘 저항 측정용 샘플의 제조 방법을 제공한다.The present invention also provides a method for forming a silicon thin film having a first area on a base substrate, and doping impurity ions at a first concentration to form a first ion doped region. Forming a second ion doped region by doping the impurity ions to a second concentration smaller than the first area and having a second area smaller than the first area at two spaced apart portions of the first ion doped region; It provides a method for producing a sample for measuring the low concentration ion-doped silicon resistance comprising the step of forming a conductive resistance measurement pad in the ion doped region.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 의한 저농도 이온 도핑된 실리콘 저항 측정용 샘플을 도시한 개념도이다.1 is a conceptual diagram showing a sample for measuring the low concentration ion-doped silicon resistance according to a first embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 저농도 이온 도핑된 실리콘 저항 측정용 샘플(200)은 전체적으로 보아, 베이스 기판(100), 실리콘 박막(110) 및 도전성 저항 측정 패턴(122,125)으로 구성된다.Referring to FIG. 1, the low concentration ion-doped silicon resistance measurement sample 200 is generally composed of a base substrate 100, a silicon thin film 110, and conductive resistance measurement patterns 122 and 125.
베이스 기판(100)은 저농도 이온 도핑된 실리콘 저항 측정용 샘플(200)이 형성되는 몸체 역할을 한다.The base substrate 100 serves as a body in which the low concentration ion-doped silicon resistance measurement sample 200 is formed.
실리콘 박막(110)은 베이스 기판(100)에 제 1 면적으로 형성된다. 실리콘 박막(110)은 아몰퍼스 실리콘 박막 또는 폴리 실리콘 박막이다. 실리콘 박막(110)은 화학 기상 증착(Chemical Vapored Deposition) 설비에 의하여 형성된다.The silicon thin film 110 is formed on the base substrate 100 with a first area. The silicon thin film 110 is an amorphous silicon thin film or a polysilicon thin film. The silicon thin film 110 is formed by a chemical vapor deposition (Chemical Vapored Deposition) facility.
실리콘 박막(110)은 다시 3 개의 영역(area)으로 나뉘어진다. 구체적으로, 실리콘 박막(110)은 저농도 이온 도핑 영역(112), 한 쌍의 고농도 이온 도핑 영역(113,115)으로 구성된다.The silicon thin film 110 is further divided into three areas. Specifically, the silicon thin film 110 is composed of a low concentration ion doped region 112 and a pair of high concentration ion doped regions 113 and 115.
구체적으로, 실리콘 박막(110)에 형성된 한 쌍의 고농도 이온 도핑 영역(113,115)은 상호 소정 간격 이격되어 형성되고, 고농도 이온 도핑 영역(113,115)에는 불순물이 주입된다.Specifically, the pair of high concentration ion doped regions 113 and 115 formed in the silicon thin film 110 are formed spaced apart from each other by a predetermined interval, and impurities are injected into the high concentration ion doped regions 113 and 115.
불순물은 네거티브 이온(negative ion) 또는 포지티브 이온(positive ion)이며, 예를 들면, 붕소(B) 또는 인(P)이다. 불순물은 이온 주입(Ion Implantation )설비에 의하여 제 1 도우즈(dose)량으로 주입된다. 이때, 제 1 도우즈량으로 주입된 불순물은 고농도 이온 도핑 영역(113,115)에서의 전기적 저항을 메탈 수준으로 크게 낮춰준다. 따라서, 고농도 이온 도핑 영역(113,115)에서의 전기적 저항은 매우 낮다.The impurities are negative ions or positive ions, for example boron (B) or phosphorus (P). Impurities are implanted in the first dose by ion implantation. In this case, the impurities implanted in the first dose amount significantly lower the electrical resistance in the high concentration ion doped regions 113 and 115 to the metal level. Therefore, the electrical resistance in the high concentration ion doped regions 113 and 115 is very low.
실리콘 박막(110)에 형성된 저농도 이온 도핑 영역(112)은 고농도 이온 도핑 영역(113,115)의 사이에 형성된다. 저농도 이온 도핑 영역(112)에는 고농도 이온 도핑 영역(113,115)에 주입된 불순물과 동일한 붕소 또는 인이 이온 도핑된다. 그러나, 저농도 이온 도핑 영역(112)에 주입되는 불순물의 양은 제 1 도우즈량보다 적은 제 2 도우즈량으로 주입된다. 이때, 저농도 이온 도핑 영역(112)에 주입된 불순물의 제 2 도우즈량은 고농도 이온 도핑 영역(113,115)에 주입된 제 1 도우즈량보다 현저하게 작다.The low concentration ion doped region 112 formed in the silicon thin film 110 is formed between the high concentration ion doped regions 113 and 115. The low concentration ion doped region 112 is ion-doped with the same boron or phosphorus as the impurity implanted into the high concentration ion doped regions 113 and 115. However, the amount of impurities injected into the low concentration ion doped region 112 is injected with a second dose smaller than the first dose. At this time, the second dose of impurities implanted into the low concentration ion doped region 112 is significantly smaller than the first doses injected into the high concentration ion doped regions 113 and 115.
한편, 앞서 설명한 한 쌍의 고농도 이온 도핑 영역(113,115)에는 도전성 저항 측정 패드(122,125)들이 형성된다. 이때, 도전성 저항 측정 패드(122,125)들은 고농도 이온 도핑 영역(113,115)을 벗어나지 않도록 배치된다. 도전성 저항 측정 패드(122,125)들이 고농도 이온 도핑 영역(113,115)을 벗어나 저농도 이온 도핑 영역(112)까지 연장될 경우 저농도 이온 도핑 영역(112)의 고유한 저항값이 영향 받을 수 있다.Meanwhile, the conductive resistance measuring pads 122 and 125 are formed in the pair of highly-concentrated ion doped regions 113 and 115 described above. In this case, the conductive resistance measuring pads 122 and 125 are disposed so as not to leave the high concentration ion doped regions 113 and 115. When the conductive resistance measuring pads 122 and 125 extend out of the high concentration ion doped region 113 and 115 to the low concentration ion doped region 112, an intrinsic resistance value of the low concentration ion doped region 112 may be affected.
이와 같이 한 쌍의 고농도 이온 도핑 영역(113,115)에 형성된 도전성 저항 측정 패드(122,125)에는 테스트 프로브(132,135)가 접촉되어 비로소 저농도 이온 도핑 영역(112)의 저항 측정이 가능해진다.As described above, the test probes 132 and 135 are in contact with the conductive resistance measuring pads 122 and 125 formed in the pair of high concentration ion doped regions 113 and 115 so that the resistance measurement of the low concentration ion doped regions 112 can be performed.
어느 하나의 고농도 이온 도핑 영역(113), 저농도 이온 도핑 영역(112) 및 고농도 이온 도핑 영역(115)을 통하여 저농도 이온 도핑 영역(112)의 저항을 측정하는 이유는 고농도 이온 도핑 영역(113,115)과 도전성 저항 측정 패드(122,125)사이의 접촉 저항이 무시해도 좋을 정도로 작기 때문이다. 이처럼, 도전성 저항 측정 패드(122,125)와 고농도 이온 도핑 영역(113,115) 사이의 전기 저항이 낮을 경우, 2 개의 도전성 저항 측정 패드(113,115)를 통해서 측정된 저항은 저농도 이온 도핑 영역(112)에서의 고유 저항과 거의 유사하다. 따라서, 실리콘 박막(110)에 상호 이격된 한 쌍의 고농도 이온 도핑 영역(113,115)을 형성하고, 고농도 이온 도핑 영역(113,115)을 통하여 저농도 이온 도핑 영역(112)의 저항을 측정할 경우, 매우 낮은 오차 범위에서 저농도 이온 도핑 영역(112)에서의 고유한 저항을 측정할 수 있다.The reason for measuring the resistance of the low concentration ion doped region 112 through one of the high concentration ion doped region 113, the low concentration ion doped region 112, and the high concentration ion doped region 115 is that This is because the contact resistance between the conductive resistance measuring pads 122 and 125 is negligibly small. As such, when the electrical resistance between the conductive resistance measuring pads 122 and 125 and the high concentration ion doped regions 113 and 115 is low, the resistance measured through the two conductive resistance measuring pads 113 and 115 is inherent in the low concentration ion doped region 112. It is almost similar to resistance. Therefore, when forming a pair of high concentration ion doped regions 113 and 115 spaced apart from each other in the silicon thin film 110, and measuring the resistance of the low concentration ion doped regions 112 through the high concentration ion doped regions 113 and 115, the resistance is very low. Inherent resistance in the low concentration ion doped region 112 can be measured in the error range.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 저농도 이온 도핑된 실리콘 저항 측정용 샘플의 제조 방법을 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a method for producing a low concentration ion-doped silicon resistance measurement sample will be described with reference to the accompanying drawings.
<제 1 실시예><First Embodiment>
도 2a는 본 발명의 제 1 실시예에 의해 베이스 기판에 실리콘 박막이 형성된 것을 도시한 공정도이다.FIG. 2A is a flowchart illustrating a silicon thin film formed on a base substrate according to a first embodiment of the present invention.
도 2a를 참조하면, 베이스 기판(100)에는 제 1 면적으로 실리콘 박막(110)이 증착된다. 실리콘 박막(110)은 아몰퍼스 실리콘 또는 폴리 실리콘으로 구성되며, 화학 기상 증착 공정에 의하여 형성된다.Referring to FIG. 2A, a silicon thin film 110 is deposited on the base substrate 100 as a first area. The silicon thin film 110 is made of amorphous silicon or polysilicon and is formed by a chemical vapor deposition process.
도 2b는 실리콘 박막에 저농도 이온 도핑이 수행되는 것을 도시한 공정도이다.FIG. 2B is a process chart showing that low concentration ion doping is performed on a silicon thin film. FIG.
도 2b를 참조하면, 도 2a에 도시된 실리콘 박막(110)에는 이온 주입 설비에서 가속된 포지티브 이온(positive ion) 또는 네거티브 이온(negative ion)으로 구성된 불순물이 제 1 도우즈량으로 주입된다. 이때, 불순물은 붕소 또는 인이다. 이에 따라 도 2a에 도시된 실리콘 박막(110)의 전면적에 걸쳐 불순물이 이온 주입되어 이온 도핑 영역(110a)이 형성된다.Referring to FIG. 2B, impurities formed of positive or negative ions accelerated in an ion implantation facility are implanted into the silicon thin film 110 illustrated in FIG. 2A in a first dose amount. At this time, the impurity is boron or phosphorus. Accordingly, impurities are ion implanted over the entire surface of the silicon thin film 110 shown in FIG. 2A to form the ion doped region 110a.
도 2c는 실리콘 박막에 고농도 이온 도핑이 수행되는 것을 도시한 공정도이다.FIG. 2C is a process diagram illustrating that high concentration ion doping is performed on a silicon thin film. FIG.
도 2c를 참조하면, 도 2b에 도시된 바와 같이 이온 도핑 영역(110a)의 상면에는 이온 블록킹 레이어(117)가 형성된다. 이때, 이온 블록킹 레이어(117)에는 이온 도핑 영역(110a) 중 상호 이격된 2 곳이 외부에 대하여 노출되도록 개구(110b, 110c)가 형성된다. 이때, 각 개구(110b,110c)는 제 2 면적을 갖고, 제 2 면적은 제 1 면적보다 작다.Referring to FIG. 2C, an ion blocking layer 117 is formed on the top surface of the ion doped region 110a as shown in FIG. 2B. In this case, the openings 110b and 110c are formed in the ion blocking layer 117 so that two spaced apart portions of the ion doped region 110a are exposed to the outside. At this time, each of the openings 110b and 110c has a second area, and the second area is smaller than the first area.
이어서, 이온 블록킹 레이어(117)의 상부로부터는 제 1 도우즈량보다 큰 제 2 도우즈량으로 불순물, 예를 들면, 붕소 또는 인이 이온 블록킹 레이어(117)를 향하여 주사된다.Subsequently, impurities, for example, boron or phosphorus, are scanned toward the ion blocking layer 117 from the upper portion of the ion blocking layer 117 with a second dose larger than the first dose.
이때, 이온 도핑 영역(110a)중 이온 블록킹 레이어(117)에 의하여 보호받지 못하는 개구(110b,110c)에는 제 2 도우즈량으로 불순물이 이온 주입되어 고농도 이온 도핑 영역(113, 115)이 형성된다. 이하, 이온 도핑 영역(110a) 중 고농도 이온 도핑 영역(113,115)의 사이에 형성된 영역은 고농도 이온 도핑 영역(113,115)보다 낮은 도우즈량을 갖음으로 저농도 이온 도핑 영역(112)라 정의하기로 한다.In this case, impurities are ion-implanted at the second dose in the openings 110b and 110c which are not protected by the ion blocking layer 117 of the ion doped regions 110a to form high concentration ion doped regions 113 and 115. Hereinafter, a region formed between the high concentration ion doping regions 113 and 115 among the ion doping regions 110a has a lower dose than the high concentration ion doping regions 113 and 115 and is defined as a low concentration ion doping region 112.
도 2d는 실리콘 박막 중 고농도 이온 도핑 영역에 도전성 저항 측정 패드가형성된 것을 도시한 공정도이다.FIG. 2D is a process chart illustrating that a conductive resistance measuring pad is formed in a high concentration ion doped region of a silicon thin film. FIG.
도 2d를 참조하면, 이온 도핑 영역(110a)에 고농도 이온 도핑 영역(113,115) 및 저농도 이온 도핑 영역(112)이 형성된 후, 도 2c에 도시된 이온 블록킹 레이어(117)는 제거된다. 이어서, 고농도 이온 도핑 영역(113,115) 및 저농도 이온 도핑 영역(112)에는 전면적에 걸쳐 도전성 메탈 박막이 형성된다.Referring to FIG. 2D, after the high concentration ion doping regions 113 and 115 and the low concentration ion doping region 112 are formed in the ion doping region 110a, the ion blocking layer 117 shown in FIG. 2C is removed. Subsequently, a conductive metal thin film is formed over the entire area in the high concentration ion doped regions 113 and 115 and the low concentration ion doped regions 112.
도전성 메탈 박막은 다시 패터닝되어 고농도 이온 도핑 영역(113,115)에는 도전성 저항 측정 패드(122,125)가 형성된다. 이때, 패터닝 과정에서 도전성 저항 측정 패드(122,125)는 저농도 이온 도핑 영역까지 연장되지 않도록 한다.The conductive metal thin film is patterned again to form conductive resistance measurement pads 122 and 125 in the high concentration ion doped regions 113 and 115. In this case, the conductive resistance measuring pads 122 and 125 do not extend to the low concentration ion doped region in the patterning process.
이와 같은 과정을 통해 제작된 저농도 이온 도핑된 실리콘 저항 측정용 샘플의 도전성 저항 측정 패드(122,125)에는 테스트 프로브(132,135)가 접촉된다. 이어서 테스트 프로브(132)로는 소정 전압 및 전류를 갖는 테스트 전원이 인가된다. 테스트 전원은 도전성 저항 측정 패드(122) 및 고농도 이온 도핑 영역(113)을 통하여 저농도 이온 도핑 영역(112)으로 인가된다. 저농도 이온 도핑 영역(112)으로 인가된 테스트 전원은 다시 고농도 이온 도핑 영역(115) 및 도전성 저항 측정 패드(125)를 거쳐 테스트 프로브(135)로 인가된다. 이때, 2 개의 테스트 프로브(132, 135)의 전압 및 전류량을 디텍팅함으로써 저항이 산출된다. 이때, 저항은 도전성 저항 측정 패드(122, 125)의 저항, 도전성 저항 측정 패드(122, 125) 및 고농도 이온 도핑 영역(113,115)에서의 접촉 저항, 고농도 이온 도핑 영역(113, 115)에서의 저항 및 저농도 이온 도핑 영역(112)에서의 저항이 합산된 저항이다.The test probes 132 and 135 are in contact with the conductive resistance measurement pads 122 and 125 of the low-concentration ion-doped silicon resistance measurement samples manufactured through the above process. Subsequently, a test power supply having a predetermined voltage and current is applied to the test probe 132. The test power is applied to the low concentration ion doped region 112 through the conductive resistance measuring pad 122 and the high concentration ion doped region 113. The test power applied to the low concentration ion doped region 112 is again applied to the test probe 135 via the high concentration ion doped region 115 and the conductive resistance measurement pad 125. At this time, the resistance is calculated by detecting the voltage and current amounts of the two test probes 132 and 135. In this case, the resistance is the resistance of the conductive resistance measuring pads 122 and 125, the contact resistance in the conductive resistance measuring pads 122 and 125, and the high concentration ion doped regions 113 and 115, and the resistance in the high concentration ion doped regions 113 and 115. And the resistance in the low concentration ion doped region 112 is the sum of the resistances.
이때, 도전성 저항 측정 패드(122, 125), 도전성 저항 측정 패드(122, 125),고농도 이온 도핑 영역(113,115)에서의 접촉 저항 및 고농도 이온 도핑 영역(113, 115)에서의 저항은 무시해도 좋을 정도로 작기 때문에 결국, 합산 저항은 저농도 이온 도핑 영역(112)에서의 저항이라 하여도 무방하다.At this time, the contact resistances in the conductive resistance measuring pads 122 and 125, the conductive resistance measuring pads 122 and 125, and the high concentration ion doped regions 113 and 115 and the resistances in the high concentration ion doped regions 113 and 115 may be ignored. As a result, the summation resistance may be referred to as resistance in the low concentration ion doped region 112.
<제 2 실시예>Second Embodiment
도 3a는 본 발명의 제 2 실시예에 의해 베이스 기판에 실리콘 박막이 형성된 것을 도시한 공정도이다.3A is a process diagram illustrating a silicon thin film formed on a base substrate according to a second embodiment of the present invention.
도 3a를 참조하면, 베이스 기판(100)에는 제 1 면적으로 실리콘 박막(110)이 증착된다. 실리콘 박막(110)은 아몰퍼스 실리콘 또는 폴리 실리콘으로 구성되며, 화학 기상 증착 공정에 의하여 형성된다.Referring to FIG. 3A, a silicon thin film 110 is deposited on the base substrate 100 as a first area. The silicon thin film 110 is made of amorphous silicon or polysilicon and is formed by a chemical vapor deposition process.
도 3b는 실리콘 박막에 고농도 이온 도핑이 수행되는 것을 도시한 공정도이다.3B is a process chart showing that high concentration ion doping is performed on a silicon thin film.
도 3b를 참조하면, 실리콘 박막(110)의 상면에는 이온 블록킹 레이어(118)가 형성된다. 이때, 이온 블록킹 레이어(118)에는 실리콘 박막(110) 중 상호 이격된 2 곳이 외부에 대하여 노출되도록 개구(110d, 110e)가 형성된다. 이때, 각 개구(110d,110e)는 제 2 면적을 갖고, 제 2 면적은 제 1 면적보다 작다.Referring to FIG. 3B, an ion blocking layer 118 is formed on the top surface of the silicon thin film 110. In this case, the openings 110d and 110e are formed in the ion blocking layer 118 so that two spaced apart portions of the silicon thin film 110 are exposed to the outside. At this time, each of the openings 110d and 110e has a second area, and the second area is smaller than the first area.
이어서, 이온 블록킹 레이어(118)의 상부로부터는 제 1 도우즈량으로 불순물, 예를 들면, 붕소 또는 인이 이온 블록킹 레이어(118)를 향하여 주사된다.Subsequently, impurities, for example, boron or phosphorus, are scanned toward the ion blocking layer 118 from the top of the ion blocking layer 118 in the first dose.
이때, 실리콘 박막(110)중 이온 블록킹 레이어(118)에 의하여 보호받지 못하는 개구(110d,110e)에는 제 1 도우즈량으로 불순물이 이온 주입되어 고농도 이온도핑 영역(113, 115)이 형성된다.In this case, impurities are ion-implanted at the first dose in the openings 110d and 110e which are not protected by the ion blocking layer 118 of the silicon thin film 110, thereby forming high concentration ion doped regions 113 and 115.
도 3c는 실리콘 박막에 저농도 이온 도핑이 수행되는 것을 도시한 공정도이다. 도 3c를 참조하면, 고농도 이온 도핑 영역(113,115)을 갖는 실리콘 박막(110)에는 전면적에 걸쳐 이온 주입 설비에서 가속된 포지티브 이온(positive ion) 또는 네거티브 이온(negative ion)으로 구성된 불순물이 제 2 도우즈량으로 주입된다. 이때, 불순물은 붕소 또는 인이다. 이때, 제 2 도우즈량은 앞서 설명한 제 1 도우즈량보다 매우 작다.3C is a process diagram illustrating low concentration ion doping performed on a silicon thin film. Referring to FIG. 3C, in the silicon thin film 110 having the high concentration ion doping regions 113 and 115, impurities composed of positive ions or negative ions accelerated in an ion implantation facility over the entire area are filled with a second dough. It is injected in a small amount. At this time, the impurity is boron or phosphorus. At this time, the second dose amount is much smaller than the first dose amount described above.
도 3c의 과정에서는 실리콘 박막 중 고농도 이온 도핑 영역(113,115) 및 고농도 이온 도핑 영역(113,115) 이외의 영역에 모두 제 2 도우즈량으로 불순물이 주입된다. 그러나, 고농도 이온 도핑 영역(113,115)에는 이미 상당량의 불순물이 주입된 상태이기 때문에 저농도로 이온이 도핑되어도 전기적 특성은 그다지 변경되지 않으며, 오히려 고농도 이온 도핑 영역(113,115)에서의 전기적 저항이 더욱 낮아지는 효과를 얻는다.In the process of FIG. 3C, impurities are implanted into the silicon thin film in a second dose amount into regions other than the high concentration ion doped regions 113 and 115 and the high concentration ion doped regions 113 and 115. However, since a large amount of impurities are already implanted in the high concentration ion doped regions 113 and 115, the electrical properties of the high concentration ion doped regions 113 and 115 are not changed. Get the effect.
이하, 실리콘 박막(110)중 제 2 도우즈량으로 이온 도핑된 영역을 저농도 이온 도핑 영역이라 정의하기로 한다.Hereinafter, the region doped with the second dose in the silicon thin film 110 will be defined as a low concentration ion doped region.
도 3d는 실리콘 박막 중 고농도 이온 도핑 영역에 도전성 저항 측정 패드가 형성된 것을 도시한 공정도이다.FIG. 3D is a process chart illustrating that a conductive resistance measuring pad is formed in a high concentration ion doped region of a silicon thin film. FIG.
도 3d를 참조하면, 실리콘 박막(110)에 고농도 이온 도핑 영역(113,115) 및 저농도 이온 도핑 영역(112)이 형성된 후, 고농도 이온 도핑 영역(113,115) 및 저농도 이온 도핑 영역(112)에는 전면적에 걸쳐 도전성 메탈 박막이 형성된다.Referring to FIG. 3D, after the high concentration ion doping regions 113 and 115 and the low concentration ion doping region 112 are formed in the silicon thin film 110, the high concentration ion doping regions 113 and 115 and the low concentration ion doping region 112 are formed over the entire area. A conductive metal thin film is formed.
도전성 메탈 박막은 다시 패터닝되어 고농도 이온 도핑 영역(113,115)에는 도전성 저항 측정 패드(122,125)가 형성된다. 이때, 패터닝 과정에서 도전성 저항 측정 패드(122,125)는 저농도 이온 도핑 영역까지 연장되지 않도록 한다.The conductive metal thin film is patterned again to form conductive resistance measurement pads 122 and 125 in the high concentration ion doped regions 113 and 115. In this case, the conductive resistance measuring pads 122 and 125 do not extend to the low concentration ion doped region in the patterning process.
이와 같은 과정을 통해 제작된 저농도 이온 도핑된 실리콘 저항 측정용 샘플의 도전성 저항 측정 패드(122,125)에는 테스트 프로브(132,135)가 접촉된다. 이어서 테스트 프로브(132)로는 소정 전압 및 전류를 갖는 테스트 전원이 인가된다. 테스트 전원은 도전성 저항 측정 패드(122) 및 고농도 이온 도핑 영역(113)을 통하여 저농도 이온 도핑 영역(112)으로 인가된다. 저농도 이온 도핑 영역(112)으로 인가된 테스트 전원은 다시 고농도 이온 도핑 영역(115) 및 도전성 저항 측정 패드(125)를 거쳐 테스트 프로브(135)로 인가된다. 이때, 2 개의 테스트 프로브(132, 135)의 전압 및 전류량을 디텍팅함으로써 저항이 산출된다. 이때, 저항은 도전성 저항 측정 패드(122, 125)의 저항, 도전성 저항 측정 패드(122, 125) 및 고농도 이온 도핑 영역(113,115)에서의 접촉 저항, 고농도 이온 도핑 영역(113, 115)에서의 저항 및 저농도 이온 도핑 영역(112)에서의 저항이 합산된 저항이다.The test probes 132 and 135 are in contact with the conductive resistance measurement pads 122 and 125 of the low-concentration ion-doped silicon resistance measurement samples manufactured through the above process. Subsequently, a test power supply having a predetermined voltage and current is applied to the test probe 132. The test power is applied to the low concentration ion doped region 112 through the conductive resistance measuring pad 122 and the high concentration ion doped region 113. The test power applied to the low concentration ion doped region 112 is again applied to the test probe 135 via the high concentration ion doped region 115 and the conductive resistance measurement pad 125. At this time, the resistance is calculated by detecting the voltage and current amounts of the two test probes 132 and 135. In this case, the resistance is the resistance of the conductive resistance measuring pads 122 and 125, the contact resistance in the conductive resistance measuring pads 122 and 125, and the high concentration ion doped regions 113 and 115, and the resistance in the high concentration ion doped regions 113 and 115. And the resistance in the low concentration ion doped region 112 is the sum of the resistances.
이때, 도전성 저항 측정 패드(122, 125), 도전성 저항 측정 패드(122, 125), 고농도 이온 도핑 영역(113,115)에서의 접촉 저항 및 고농도 이온 도핑 영역(113, 115)에서의 저항은 무시해도 좋을 정도로 작기 때문에 결국, 합산 저항은 저농도 이온 도핑 영역(112)에서의 저항이라 하여도 무방하다.At this time, the contact resistances in the conductive resistance measuring pads 122 and 125, the conductive resistance measuring pads 122 and 125, and the high concentration ion doped regions 113 and 115 and the resistances in the high concentration ion doped regions 113 and 115 may be ignored. As a result, the summation resistance may be referred to as resistance in the low concentration ion doped region 112.
이상에서 상세하게 설명한 바에 의하면, 저농도 이온 도핑된 실리콘의 박막을 측정할 수 있도록 하여, LDD 구조 또는 오프 셋 구조를 갖는 박막 트랜지스터의 특성을 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.As described above in detail, it is possible to measure a thin film of low concentration ion-doped silicon, thereby improving the characteristics of a thin film transistor having an LDD structure or an offset structure.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.In the detailed description of the present invention described above with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art or those skilled in the art having ordinary knowledge in the scope of the invention described in the claims to be described later It will be understood that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the scope of the present invention.
Claims (6)
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