KR860001161B1 - 반도체 장치 - Google Patents

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KR860001161B1
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요시후미 가다야마
도시가즈 시마다
에이이찌 마루야마
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미다 가쓰시게루
가부시기가이샤 히다찌 세이사꾸쇼
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Abstract

내용 없음.

Description

반도체 장치
제 1 도는 본 발명의 효과를 현저하게 보여주는 실리콘과 수소의 결정 크기 사이의 관계를 나타낸 도면.
제 2 도의 2a에서 2d는 플라스마 저리 전과 후의 다결정 실리콘막의 광민감도의 변화를 나타낸 도면.
제 3 도는 다결정 반도체에 대해 측정된 전자비임 야기 전류의 예를 나타낸 도면.
제 4 도에서 제8도는 본 발명의 반도에 소자에서 중요한 부분의 단면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 석영기관 2 : 게이트 전극
3 : SiO2막 4 : 다결정 실리콘막
5,6 : 드레인 지역 7 : 스테인레스강
8 : 7층 9 : I 층
10 : P층 11 : 다결정 실리콘막
12 : 인듐산화주석 13 : 유리기관
14 : 투명전극 15 : 차단층
16 : 형광물질 17 : 차단층
18 : 투명전극 19 : 다결정 실리콘막
20 : 단단한 유리기판 21 : 다결정 실리콘막
22 : SIO2막 23 : 소우스 영역
24 : 드레인 영역 25 : 소우스 전극
26 : 게이트 전극 27 : 드레인 전극
28,29 : SIO2막
본 발명은 다결정 박막 실리콘(Si) 다결정 반도체 박막을 갖는 반도체 장치에 관한 것이다.
일반적으로 다결정 박막은 단결정 박막에 비해 제조하기가 더 쉽고 비결정의 박막보다 케리어의 이동도기 크다는 전기적 특성이 더 좋은 성질을 갖는다. 그러나 다결정 박막은 결정체의 결정에 존재하는 여러 가지 결함으로 인해 전기적인 특성이 나빠지기 때문에 능동소자로써 폭넓게 사용되고 있지는 않다. 다결정입(粒)경계(이후 다결정 통칭함)에 주로 존재하는 구성원자의 냉글링(dangling) 결합(미결합손)이 전기적으로 능동적이고, 따라서 케리어가 재결합되거나 분산되고, 혹은 결정 경계가 불순물의 확산을 야기시키기 때문에 능동소자의 특성은 나빠진다. 그 결과로 많은 결정 경계를 가지고 있는 반도체 박막은 P-n 접합부를 갖는 반도체 장치에 사용되는 것이 알맞지 않는 것으로 간주되어 왔다.
다결정을 갖는 반도체 장치의 전형적인 실예는 기술 논문잡지의 논문 "태양전지에 대한 다결정 실리콘막의 침전과 성질"에 나와 있다. 일본 최초의 광전지 과학과 기술협회, 11월 6-8일, 1979. (동경) 페이지 1-2.
본 발명의 목적은 다결정 박막에서 결정 경계의 영향을 줄이고, 반도체 능동소자로서 사용될 수 있는 다결정 반도체 박막을 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 다결정 반도체 박막의 결정 경계 주위에 주로 포함된 수소, 불소, 염소, 브롬, 요오드, 리튬, 나트륨, 칼륨, 루비늄, 세슘 등의 원소중 최소한 하나를 포함하는 다결정 반도체 박막은 반도체 장치의 기판으로 사용된다 원소의 함유량은 결정 크기에 따라 달라지고 반도체막의 평균 원자비로써 원소 함유량은 100ppm에서부터 40%로 되도록 하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하기로는 불소, 염소, 브롬, 요오드로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 원소와 수소, 리튬, 나프륨, 칼륨, 루비듐, 세슘 중으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 원소를 모두 포함하는 것이며, 이는 이들 그룹으로부터 원소를 부가하므로 댕그링 결합의 제거 후 부가된 원소의 전하를 중화시키기 때문이다.
일반적으로 다결정 반도체 박막의 결정 경계에서 주로 나타나는 댕글링 결합은 반도체의 금지에서 전기적으로 능동적인 국부 준위를 형성시키고, 그 국부 준위의 밀도는 댕글링 결합에 적당한 1가 원자를 첨가시킴으로써 감소시킬 수 없다. 그 국부 준위의 밀도는 여러 개의 댕글링 결합으로 되어 있는 다결정 반도체에 수소(H)와 불소(F)같은 적당한 1가 원소를 첨가함으로써 감소될 수 있다는 것을 알 수 있다.
위의 효과는 다결정 실리콘막에서 관찰될 뿐만 아니라 다결정 실리콘-게르마늄같은 화합물에서도 관찰될수 있고, 또한 다결정의 비소화갈륨(GaAs)같은 3족과 5족의 화합물, 혹은 다결정의 황하카드뮴(CdS)같은 2족과 6족의 화합물에서도 관찰될 수 있다. 실리콘 함유량이 총함유량의 50% 이상인 다결정체에서 결정 경계년의 댕글링 결합(dangling-bond)의 화학반응이 높기 때문에 여러가지 국부 준위가 형성되기는 쉽다. 따라서 1가 원소를 첨가시킴으로써 국부 준위를 감소시키는 이 방법은 특히 그런 단결정체에서 효과적이다.
본 발명에 적절한 단결정체의 결정 크기는 최소한 수 나노미터(nanometer)에서 최대 수 밀리미터(millimeter)의 범위를 가진다. 일반적으로, 그것은 완전한 할로무늬(halo pattern)가 전자광선 회절이나 X-선회절에 의해 관찰될 수 있는 것과는 다른 다결정, 즉 링(ring)무늬가 점무늬가 나타나는 다결정에서도 고려될 수 있다. 그러한 다결정에서 원자들이 각각의 결정 결합에 비교적 규칙적으로 배열되어 있고, 댕글링 결합은 결정 경계 주위에 집중된다고 생각된다.
따라서 국부 준위를 감소시키기 위해서 단결정 경계에 1가 원소를 참가시켜야 한다.
결정체의 결정 크기가 크고, 총체적에 대한 결정 경계의 체적비가 비교적 작을 경우 다결정체에 포함된 1가 원소의 함유량은 본 발명의 효과를 기하기 위하여 원자비로 평균 100ppm이 될 것이다. 그러나 결정 크기가 비정질상태로 될 만큼 작을 때, 1가 원소의 함유량은 40% 원자비에 달할 것이다. 우자에 있어서는 이는 주동체가 다결정이더라도 비결정형 물질과 미세한 결정의 온재된 상태라고 간주될 수 있다.
이 경우에 있어서 비결정 물질과 결정 사이의 경계에서의 국부 준위 밀도는 광도전체, 형광체 등으로서 유용한 전자재료로 제공되도록 감소시킬 수 있다.
이러한 다결정 박막을 형성하는 경우의 기관으로서는 철, 스테인레스광, 니켈, 알루미늄 등의 금속판 또는 알루미나같은 세라믹 또는 석영이나 경질유리 등의 유리판, 또는 폴리아미도같은 유기물 등이 사용될 수 있다.
본 발명 목적의 하나는 단결정체를 형성하는데 사용되는 기판 재질 또는 기판 온도 조건을 만족하지 않고 형성된 다결정 반도체 박막이 전자재료로서 사용 가능한 단결정체와 유사한 특성(즉 유동성이나 광전도성같은 것)을 부여하는데 있다. 어떤 경우에는 반도체 기판과 이질의 기판을 사용하는 경우도 있다. 이런 경우에 있어서 기판으로부터의 불순물 확산에 의한 오염을 최소화시키기 위해서 낮은 준위에서 다결정 반도체 박막 형성 온도를 낮게 유지하는 것이 요구된다. 최다온도는 기판의 종류에 따라 한정되나 상층의 제한은 대략 700℃고 한다. 이 온도에서는 금속기판과 반도체와의 반응이나 다결정 반도체 박막으로의 금속 확산이 일어나기 어렵다.
다결정 반도체 결정면 주위에 1가의 원소를 첨가시키는 방법으로는 다결정 반도체 박막을 선택된 원소의 플라스마(plasma) 분위기 중에서 열처리하는 것이 효과적이다. 플라스마 분위기 중에서의 열처리는 다음과 같은 조건에서 수행된다.
분위기 압력 : 10-3pa-10pa
기판온도 : 350℃-650℃
고주파입력 : 0.03W/cm2, 10W/cm2
RF 주파수 : 13.56MHz (특히 한정된 것은 아님)
선택된 원소는 다결정 반도체 박막이 형성되는 동안 주입할 수 있다. 그 원소는 결정체에 주입될 때 동일한 효과를 얻는다. 다결정 반도체 박막 형성에는 할로겐화 실리콘 화합물인 SiF4나 SiCl4분위기 중에서 실리콘의 스페터링 SiF4의 글로우(glow) 방전 분해법에 의하여 형성하는 방법, Ca와 AsCl3를 글로우 방전에 의해 방응시켜 GaAs 다결정을 얻는 방법, 또 카드늄이온, 유황이온, 수소이온을 기판상에서 이온-플레이팅하여 Cds 다결정 박막을 형성할 수 있다.
이렇게 형성된 다결정 반도체 박막의 두께는 너무 얇으면 막은 기판과의 계면 부근의 결정구조의 혼란 때문에 특성에 영향을 주기 때문에 최소한 100나노미터(nanometer)가 바람직하다.
발광소자, 수광소자, 트랜지스터 등의 소자에 있어서는 다결정 반도체 박막의 두께는 최고 100um가 효과적이다. 다결정 반도체 박막이 두꺼울수록 외부로부터 1가 금속을 다결정체에 주입시키는 일이 어렵게 된다
본 발명의 다결정 반도체 박막은 저 온도에서 형성되고 결정 경계 부근의 댕글리 결합에 의한 국부 준위의 밀도는 1가 원소를 주입시킴으로써 감소시켰다. 따라서 종래의 다결정 박막 기술에서 달성할 수 없었던 양호한 특성을 갖는 PN 접합과 쇼트키(schottky) 접합을 형성시킬 수 있다.
P형 불순물로 도핑된 막과 N형 불순물로 도핑된 막을 겹쳐 놓음으로써 PN 접합이 형성된다. 여기에 하나의 층을 더 포갬으로써 PNP 또는 NPN 트랜지스터가 만들어진다. 박막 PN 접합과 쇼트가 접합은 대면적의 감광소자로서 쓰일 수가 있고, 접합형이나 MOS형 전계효과 트랜지스터는 접하부분의 공핍층이나 다결정 박막으로 이루어진 절연된 박막을 활용함으로써 만들어질 수 있다. 다결정 반도체 박막이 형성되는 기판이 절연물질일 경우 소자와 소자간의 절연이 이루어지기 쉽고, 따라서 소자들의 집적화가 용이해진다.
할로겐원소 X(F,Cl,Br,I 중의 한 원소)를 첨가하고, 양이온 M+(과 일가금속 Li,Na,K,Cs 중의 한 원소)를 포함하는 플라스마 중에서 처리하므로서 그 양자, 즉 원소군을 도입함으로써 화학적 및 전기적으로 소멸된 다결정체의 결정 경계를 갖는 다결정 박막 반도체 물질이 형성할 수 있다.
불소(F)같이 댕글링 결합을 억압하고 음으로 대전하는 할로겐원소와, 리튬이온과 같이 양이온을 댕글링 결합을 억압하고 양으로 대전하는 양이온을 연속적으로 첨가하여 전하를 중화시키게 된다.
이 경우 음으로 대전하는 할로겐원소는 큰 이온 반경을 갖기 때문에, 다결정 박막이 형성된 후보다는 형성 도중에 주입시키는 것이 더 바람직하다. 이와 반대로 양으로 대전되는 양이온은 작은 이온 반경을 갖으며 따라서 다결정 박막이 형성된 직후에 주입시킬 수가 있다. 예를 들면 불소와수소는 다음과 같은 방법으로 동시에 주입시킬 수 있다.
결정 경계에 주로 삽입되는 불소 원소를 갖는 다결정 박막은 아르곤과 SiF4의 혼합분위기 중에서의 실리콘 스페터법에 의해서 기판 위에 형성된다. 스패터 타케트는 고순도 실리콘 결정이고 SiF4의 분압은 10-3pa-10pa(전체 가스압 또한 1013pa-10pa), 기판 온도는 550℃-650℃, 스패터 RF 입력 전력은 0.5W/cm2-10W/cm2, 주파수는 보통 13.56MHz가 사용된다.
열처리는 양이온을 포함한 플라스마 중심에서 수행되고, 처리 조건은 위에서 설명한 바와 같다.
불순물을 주입하는 본 방법은 다음과 같은 결겸을 제거할 수가 있다. 결정 경계가 불소에 의해 불활성화될 때 결정년에서 댕글링 결합이 없어진다.
그러나 불소 원소가 전기적으로 큰 음의 성질을 갖기 때문에 결정년에는 음으로 대전한다. 결과적으로 정공(hole)들이 끌어당겨져 P형으로 될 확율이 크다.
이러한 다결정 박막 반도체가 태양전지를 만드는데 사용될 때 큰 누설 전류가 생긴다. 또 그것이 n채널 박막 트랜지스터(TFT)를 만드는데 사용했을 경우 하나의 n채널이 결정 경계의 P형 영역에 의해 파괴되어서 이동도가 극단적으로 작아진다. 불순물을 주입시키는 방법은 상기와 같은 어려움을 해결할 수 있다. 할로겐원소 및 수소를 포함하는 1가 금속원소군의 각각의 함유량이 원자비로 100ppm에서 10%일 때 그 효과는 매우 현저하다.
위에 설명된 두 족의 원소들이 반도체 물질에 주입되지 않고 단지 하나의 선택된 원소가 주입될 때, 또는 하나의 원소도 주입되지 않을 때 더 좋은 전자특성이 얻어진다는 것을 이해해야 한다.
제 1도는 실리콘 결정의 크기와 수소의 함량간의 관계를 나타낸다. 앞에서 설명한 바와 같이 결정 크기가 작으면 작을수록, 결정 경계의 총수가 증가되기 때문에 1가 원소의 양은 많아진다. 제 1 도에서 빗금인 부분은 수소 함량이 알맞은 범위를 나타낸다. 국부 준위의 밀도를 감소시키는 원리로부터 이해할 수 있듯이 수소보다 앞에서 설명한 일가 원소를 사용했을 때 동일한 특성이 나타난다.
제2a도~제2b도는 CVD법에 의해서 석영기판 위에 형성시킨 여러 방법으로 처리된 2um 두께의 다결정 실리콘을 비교한 것이고, 제2b도는 마찬가지로 염소 글로우 방전 중에서 열처리 전과 후의 샘플의 광응답을 비교한 것이고, 제2b도는 마찬가지로 염소 글로우 방전 중에서 열처리 전과 후를 비교한 광응답곡선을 나타낸다. 제2c도는 글로우 방전 중에서 열처리 전후, 아르곤 분위기 중에서의 글로우 방전 열처리 전류를 비교한 것을 나타낸다. 제2a도,제2b도,제2c도는 제2d도보다 많은 광도전성(光導傳性)의 실질적인 향상을 보여준다.
아르곤 분위기 중에서의 처리는 광도전성의 향상이 얻어지지 않는다. 각각의 원소에 대한 처리 조건을 표 1에 나타낸다. 표 2는 열처리 전과 후의 전계효과 방법에 의해 측정된 샘플들의 국부 준위의 밀도를 나타낸다. 1가 원소의 글로우 방전 중에서 열처리된 샘플의 국제 준위의 밀도의 감소는 현저하다. 따라서 이들 샘플의 광도전성의 증가는 재결합 중심이 되는 작동되는 국제준위의 감소에 기인한다고 간주된다.
[표 1]
Figure kpo00001
*비교에
[표 2]
Figure kpo00002
*비교예
이들 소정 원소가 결정 경계의 부근에 주로 발생된다는 사실은 전자비임 유기전류를 측정하므로서 확인된다. 제 3 도는 다결정 실리콘막에 수소 플라스마 처리가 된 것과 안된 것에 대해 측정된 전자비임 유기전류를 나타낸다. 곡선 a는 수소 플라스마 처리가 된 경우이고, 이와 반대로 b는 처리가 되지 않은 경우이다.
일점쇄선 c는 결정 입계 부근에 해당되는 위치를 나타낸다.
수소 플라스마에 의해 처리된 예서는 입계 부근에서의 댕글링 결합이 해소되고 입계에 재결합 전류가 현저하게 감소되어지는 것이 보여진다.
일가 원소가 첨가된 효과는 전자이동도의 관점에서도 역시 명확해진다. 1㎛ 두께의 다결정 실리콘은 분자비임 침전방법에 의한 2×10-7pa의 초진공하에서 기판 온도가 600℃인 석영기판 위에 형성된다. 다결정 실리콘은 0.05Torr의 수소 분위기 중에서 13.56MHz 50W의 RF 입력 전력에 의해 처리된다. 기판의 플라스마 처리기간의 온도는 400℃이고, 처리시간은 30분이다. 처리된 샘플의 전자이동도는 20cm2/V.sec인 반면에 처리되지 않은 샘플의 이동도는 3cm2/V.sec이었다. 따라서 현저한 효과가 나타난다.
따라서 본 발명은 국한된 준위 레벨의 밀도를 감소하고 광전도특성과 반송자 이동도를 향상시키게 된다.
이하 구체적인 반도체 장치의 예에 따라 본 발명을 상세하게 설명한다.
[실시예 1]
제 4 도는 태양전지의 단면도를 나타낸다. 스테인레스강 기판(7)을 진공조(槽)내에 설치하고, SiF4와 모노실란의 혼합기체의 2.7pa 압력의 분위기 중에서 기판 온도를 600℃의 분위기 중에서 다결정 실리콘낙(11)을침적시킨다.
성형 조건은 표 3과 같다.
막의 침적 조기단계에서 1.3×10-3pa의 인화수소(pH3)를 압력의 불순물로 도입하고, 마무리단계에서 1.3×10-3pa 압력의 이붕소화수소(B2H6)를 도입하여 n-i-p 구조를 형성시킨다. n층(8), i층(9), p층(10)의 두께는 각각 30nm, 5㎛, 100nm이다.
그 다음 RF 스퍼터링 장치에 의해 P형 나결정 실리콘막 위에 두께 300nm의 인듐 산화주석막이 형성하여 투명전극으로 한다.
[표 3]
Figure kpo00003
이 막은 스테인레스강 기판과 투명전극의 두 전극을 갖는 박막 태양전지로써 사용될 수 있다. 그 광전 변환효율은 8%가 된다. 본 예에서는 실리콘막에 불소와수소가 실질적으로 포함되어 된다. n층, i층, p층에 있어서의 불순물 밀도는 표 1-4에 나타냈다.
[표 4]
Figure kpo00004
[실시예 2]
제 5 도는 형광막을 전계 발광판으로 한 반도체 소자의 단면도를 나타낸다. 투명전극(14)을 통상의 방법으로 유리기판(13) 위에 형성시키고 차단층(15)으로 Si3N4를 1000Å의 두께로 형성한다. 유리기판(13)을 진공 밀실내에 설치하고 기판온도를 300℃로 유지하고 7×10-5Torr 이하에서 ZnS : Mn 형광체(16)를 대략 3000Å두께로 진공 증착시킨다.
그 다음에 형광막을 대략 6pa 압력의 분위기에서 형성된 Na 플라스마에 넣어 500℃에서 1시간의 열처리를 한다. 이어서 역시 차단층(17)을 Si3N4의 1000Å의 두께로 형성하고 그 위에 투명전극(18)을 형성한다.
이와같이 완성된 발광판은 다른 방법에 의해 만들어진 형광판보다 높은 발광효율을 갖고 있고, 전계 발광판과 같은 형광판으로 사용할 수 있다.
[실시예 3]
여기서는 분자선 증착방법에 의한 다결정 막막 반도체 재료를 제조하는 방법에 대하여 설명한다.
실리콘, 불로, 수소의 분자선원으로 500℃로 유지된 석영이나 경질유리의 기판 위에 다결정 실리콘을 증착시킨다. 분자선원은 불소의 경우 실리콘에 대해 0.5원자%이고, 수소의 경우는 실리콘에 대해 1.0원자%이다. 다결정 실리콘막의 형성과정에서 불소 및 수소는 댕글링 결합을 소멸시키기 위해 주로 다결정 결정면에서 실리콘과 결합하도록 첨가시킨다. 여분의 불소(F)와 수소(H)는 분자선 증착밖으로 배출구를 통해 배출된다. 또 p형, n형 다결정 실리콘 박막이 필요한 경우에는 박막 형성시에 붕소(B) 또는 안티몬(sb)의 분자선원을 사용하여 불순물로서 B 또는 sb를 첨가하게 된다. 각종 반도체 소자는 상기 방법으로 제조할 수 있다. 예로서 P-n 접합 형성은 다른 반도체 장치를 통하여 만들어진다.
제 6 도는 다이오드의 단면을 나타낸다. 전극(15)으로 산화인듐주석(ITO)막을 0.1㎛ 두께로 석영기판(14)위에 형성시킨다. 이와같이 준비된 석영기판을 분자선 증착장치에 배치하고 배기한다. 기판을 온도 500℃로 유지하고 실리콘, 불소, 수소의 분자선원을 전술한 조건으로 설정하고 다결정 실리콘막(19)을 형성시킨다.
층을 P 형으로 만들기 위해서 막(16)이 형성되는 붕소를 동시에 증착시킨다. 붕소의 함유량은 실리콘에 대해 0.05원자%이고 막(16)의 두께는 0.2㎛가 된다.
층을 n형으로 만들려면 다결정 실리콘막(17)이 형서되는 동안 안티몬(sb)을 동시에 증착시키면 된다. 안티몬의 함유량은 실리콘에 대해 0.05원자%이다.
박막(17)의 두께는 1.0㎛이다. 반도체 소자를 완성시키기 위해서 그 위에 제 2 의 전극(18)을 형성한다.
누설전류의 현저한 감소가 관찰되었다.
[실시예 4]
제 7 도는 반응성 스퍼티링법에 의해 불활성화된 다결정 실리콘막의 형성을 설명한다.
다결정 실리콘막(21)은 SiF4와 아르곤(Ar)의 혼합개스를 스퍼터링 분위기 가스로 하여 다결정 실리콘 타킷으로부터 550℃로 유지된 용융 석영 또는 경질유리로 된 기판(20)상에 증착시킨다.
각 샘플의 작성 조건은 표 5와 같다.
[표 5]
Figure kpo00005
그 다음 스퍼터링 장치를 10-5pa로 배기하고 이어서 수소 개스를 약 1pa로 도입하여 13.56MHz의 RF 전력의 인가하여 글로우 방전을 일으킨다(0.2W/cm2). 이 글로우 방전 중에서 다결정 실리콘막은 350℃로 유지하고 30분 동안 방치한다. 그 결과로 다결정 실리콘막은 불소와수소에 의해 밀착된 결정 경계를 갖게 된다. 그 다음 5000Å의 두께를 갖는 SiO2막(22)은 기판온도 415℃에서 기상 성장법에 증착된다.
이 SiO2막(22)에 소우스 영역(23)과 드레인 영역(24)의 창을 형성한다. 150KeV의 에너지를 갖는 BF2 +이온은 선량율(dost rate) 3×1015/cm로 주입하고 550℃에서 100분간 열처리하므로서 막은 드레인 소우스 영역에 P+층(23,24)을 형성한다.
필드용 산화막을 남기고 SiO2막을 제거한다. 다시 포토예정법에 의하여 전극 접속용 구멍을 형성하고, 전면에 Al막의 증착하고 소오스 전극(25), 드레인 게이트(27), 게이트 전극(26)을 형성한다. 그 후 기판은 반도체 소자를 완성하기 위해 H2분위기 중에서 30분 동안 400℃로 열처리한다.
본 예에서는 수소와불소가 사용되었으나, 위에서 설명한 바와 같이 다른 할로겐원소 및 1가 금속원소가 사용하였을 때도 위에서 설명한 바와 같은 효과를 얻게 된다.
본 실시예와 같이 할로겐(불소, 염소, 브롬, 요오드)과 소정의 양이온(나트륨, 리륨, 칼슘, 세슘)을 동시에 다결정 반도체의 결정 경계에 주입하면 다음의 잇점을 얻는다.
(1) 내열성이 증가한다.
본 예의 다결정 실리콘 박막을 가열하여 수소가 재방출되는 그 온도를 측정한 바 700℃이었다. 이 온도는 막이 단지 수소만에 의해 불활성화했을 때 수소가 방출되는 온도인 350℃보다 훨씬 높은 온도이다.
(2) 캐리어 이동도가 증가한다.
다결정 실리콘 박막의 n형과 p형 이동도는 20로 높게 증가한다. 이것은 결정 경계에서의 산난이 대단히 감소했음을 나타내고 있다. 다결정은 캐리어 이동도가 1-10cm2/V.sec이다. 따라서 C-MOS 박막 트랜지스터의 집적이 용이해진다.
[실시예 5]
제 8 도는 트랜지스터의 단면도이다.
100mm 두께의 크롬막은 석영기판(1)상에 진공 증착되고, 게이트 전극(2)이 포토에칭 공정에 의해 형성된다. 100mm 두께의 SiO2막(3)이 그 위에 CVD (chemical vapor deposition : 화학적 증착법) 공정에 의해 증착되고, 기판은 진공 증착장치 위에 장착된다. 1㎛ 두께의 다결정 실리콘막(4)은 전자빔 증착법에 의해 3×10-7pa의 전공도에서 기판온도 450℃로 형성된다. 다결정 실리콘막의 형성 속도는 0.3nm/sec이다.
기판은 250℃ 낮추고 기판은 4pa로 수소 가스를 도입하여 글로우 방전 중에서 60분 동안 열처리된다.
수소 함유량은 약 0.8%이다. 불순물 지역은 소우스 및 드레인 영역(5,6)에 통상의 이온 주입 기술에 의해 형성된다. 그 다음 100mm 두께의 알루미늄(Al)막은 3×10-7pa의 전공중에서 200℃의 기판온도하에서 진공 증착된다. 샘플은 진공 증착장치로부터 꺼나고, 사진식판 기술에 의해 소우스, 드레인 전극으 하여 전계효과 트랜지스터를 형성한다.
위의 예에서 수소와 염소, 나트륨이 사용되었지만, 불소, 브롬, 요오드와 같은 다른 할로겐화원소나 리튬칼륨, 루비듐, 세슘과 같은 1가 금속을 용이한 플라스마 처리에 의해서도 같은 효과가 얻어진다.

Claims (16)

  1. (정정) 반도체 장치에 있어서, 반도체 장치의 동체로써의 기판산에 다결정 반도체막을 가지며, 다결정막이 수소, 불소, 염소, 브롬, 요오드, 리듐, 나트륨, 칼륨, 루비듐과 세슘으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나 이상의 원소를 포함하고 있고, 실지로 종단화된 결정 경계를 가지며, 원소의 총함유량이 반도체막의 평균 원자비로써 100ppm 내지 40%로 되게 한 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 다결정 반도체막이 실리콘을 주성분으로 한 것을 특징으로 반도체 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 다결정 반도체막이 불소, 염소, 브롬과 요오드로부터 구성되는 선택된 전역도 하나 이상의 할로겐원소화 수소, 리듐, 나트륨, 칼륨, 루비듐 및 세슘으로 구성되는 그룹으로 부터 선택된 적어도 하나 이상의 원소를 함유한 것을 특징으로 한 반도체 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 할로겐원소의 함유량과 수소나 1가 금속원소의 함유량이 원자비로써 100ppm 내지 10%로 되게 한 것을 특징으로 한 반도체 장치.
  5. 전계효과 트랜지스터에 있어서, 기판상에 다결정 반도체막과 반도체막상에 최소한의 제 1 도 및 제 2 불순물 영역과 제 1 도 및 제 2도 불순물 영역 사이에 게이트 전극을 구비하게 하면서 다결정 반도체막이 수소, 불소, 염소, 브롬, 요오드, 리튬, 나트륨, 칼륨, 리듐, 세슘으로 구성되는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나 이상의 원소를 함유하고 실질적으로 종단화된 반도체막의 결정 경계를 가지고, 원소의 총함유량이 반도체막의 평균 원자비로써 100ppm에서 40%로 되게 한 것을 특징으로 하는 전계효과 트랜지스터.
  6. 제 5 항에 있어서, 다결정 반도체막이 주로 실리콘으로 이루어지게 한 것을 특징으로 하는 전계효과 트랜지스터.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서 다결정 반도체막이 불소, 염소, 브롬 및 요오드로 이루어진는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나 이상의 할로겐 원소를 포함하면서 수소, 리듐, 나트륨, 칼륨, 리비듐 및 세슘으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나 이상의 원소를 포함하게 한 것을 특징으로 하는 전계효과 트랜지스터.
  8. 제 7 항에 있어서, 할로겐원소의 함유량과 수소나 1가 금속 원소의 함유량이 원자비로서 각기 100ppm 내지 10%로 되게 한 것을 특징으로 하는 전계효과 트랜지스터.
  9. 박막 태양전지에 있어서 기판, 주로 실리콘으로 이루어진 다결정 실리콘 박막, 실리콘 박막의 양측면상에 제 1 투명전극 및 제 2 투명전극을 가지면서 실리콘 박막내에 접합부를 가져 광성 여기에 의하여 발생된정 및 부캐리어를 분리하게 하며, 다결정 실리콘 박막이 수소, 불소, 염소, 브롬, 요오드, 나트륨, 칼륨, 루비듐 및 세슘으로 구성한 그룹으로부터 선택된 적어도 하나 이상의 원소를 포함하고 실지로 종단화된 결정 경계를 갖게 하며, 원소의 총함유량이 반도체막의 평균 원자비로써 100ppm 내지 40%로 되게 한 것을 특징으로 한 박막 태양전지.
  10. 제 9 항에 있어서, 다결정 박막이 주로 실리콘으로 만들어지게 한 것을 특징으로 한 박막 태양전지.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서, 다결정 박막이 불소, 염소, 브롬과 요오드로 이루어진 집단으로부터 선택된 적어도 하나 이상의 할로겐원소화 수소, 리듐, 나트륨, 칼륨, 루비듐 및 세슘으로부터 선택된 적어도 하나 이상의 원소를 포함하게 한 것을 특징으로 한 박막 태양전지.
  12. 제 11 항에 있어서, 할로겐원소의 함유량과 수소나 1가 금속원소의 함유량이 각기 원자비로씨 100ppm 내지 10%로 되게 한 것을 특징으로 하는 박막 태양전지.
  13. 다이오드에 있어서, 기판상에 형성된 다결정 반도체막, 반도체막내에 형성된 적어도 하나 이상의 PN 접합부와 PN 접합부의 양측면상에 적어도 하나 이상의 제 1 및 제 2 전극을 가지면서, 다결정 반도체막이 수소, 불소, 염소, 브롬, 요오드, 리듐, 나트륨, 칼륨, 리비듐 및 세슘으로 이루어진 집단으로부터 선택된 적어도 하나 이상의 원소를 함유하고 있는 실제로 종단화된 결정 경계를 가지며, 원소의 총함유량이 반도체막의 평균 원자비로써 100ppm 내지 40%로 되게 한 것을 특징으로 하는 다이오드.
  14. 제13항에 있어서, 다결정 반도체막이 주로 실리콘으로 이루어지게 한 것을 특징으로 하는 다이오드.
  15. 제13항에 있어서, 다결정 반도체막이 불소, 염소, 브롬과 요오드로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나 이상의 할로겐원소와 수소, 리듐, 나트륨, 칼륨, 리비듐과 세슘으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나 이상의 원소를 포함하게 한 것을 특징으로 한 다이오드.
  16. 제14항에 있어서, 할로겐 원소의 함유량과 수소나 1가 금속원소의 함유량이 각기 원자비로써 100ppm 내지 10%로 되게 한 것을 특징으로 하는 다이오드.
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