KR970063762A - 반도체박막 및 그의 제작방법과 반도체장치 및 그의 제작방법 - Google Patents

반도체박막 및 그의 제작방법과 반도체장치 및 그의 제작방법 Download PDF

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준 고야마
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순페이 야마자끼
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Abstract

본 발명은, 실질적으로 단결정으로 간주될 수 있는 반도체박막과, 그러한 반도체박막에 의해 형성된 활성층을 가지는 반도체장치에 관한 것이다. 비정질 규소막의 하면에 접하여 있는 절연막상에 오목 또는 볼록 패턴이 의도적으로 형성되어, 결정화를 조장하는 금속원소가 편석될 수 있는 장소를 형성한다. 따라서, 오목 또는 볼록 패턴이 위치된 부분에 결정핵이 선택적으로 형성되어, 결정 직경을 제어할 수 있다. 그리하여, 결정성 규소막이 얻어진다. 그 결정성 규소막의 결정성은 레이저광 또는 레이저광의 것과 동등한 에너지를 가지는 강한 광의 조사에 의해 개선되어, 결정입계가 실질적으로 존재하지 않는 모노도메인 영역이 형성된다.

Description

반도체박막 및 그의 제작방법과 반도체장치 및 그의 제작방법
본 내용은 요부공개 건이므로 전문내용을 수록하지 않았음
제1(a)도∼제1(f)도는 모노도메인 영역을 가지는 반도체박막의 형성단계들을 나타내는 단면도.

Claims (27)

  1. 표면에 절연막을 가진 기판상에 형성된 반도체박막이고, 레이저광 또는 그 레이저광의 것과 동등한 에너지를 가지는 강한 광을 조사하는 것에 의해 결정성이 개선되고 실질적으로 단결정으로 간주될 수 있는 모노도메인 영역을 포함하는 반도체박막으로서, 상기 모노도메인 영역이 상기 기판에 대략 평행하게 집합된 다수의 주상 또는 침상 결정으로 형성되고, 상기 반도체박막의 하면에 접하여 있는 상기 절연막상에 오목 또는 볼록 패턴이 의도적으로 형성된 것을 특징으로 하는 반도체박막.
  2. 제1항에 있어서, 상기 모노도메인 영역에는 실질적으로 결정입계가 존재하지 않는 것을 특징으로 하는 반도체박막.
  3. 기판상에 형성된 표면에 절연막을 가진 반도체박막이고, 레이저광 또는 그 레이저광의 것과 동등한 에너지를 가지는 강한 광을 조사하는 것에 의해 결정성이 개선되고 실질적으로 결정입계가 존재하지 않는 모노도메인 영역을 포함하는 반도체박막으로서, 상기 모노도메인 영역이 상기 기판에 대략 평행하게 집합된 다수의 주상 또는 침상 결정으로 형성되고, 상기 반도체박막의 하면에 접하여 있는 상기 절연막상에 오목 또는 볼록 패턴이 의도적으로 형성된 것을 특징으로 하는 반도체박막.
  4. 절연표면을 가진 기판의 표면에 스퍼터링법에 의해 산화규소막을 형성하는 단계; 상기 산화규소막을 소정의 형상으로 패터닝하여 오목 또는 볼록 패턴을 의도적으로 형성하는 단계; 상기 산화규소막상에 감압 열CVD법에 의해 비정질 규소막을 형성하는 단계; 상기 산화규소막이나 상기 비정질 규소막 또는 그 막들 모두에, 결정화를 조장하는 금속원소를 보유시키는 단계; 가열처리에 의해 상기 비정질 규소막을 결정성 규소막으로 결정화시키는 단계; 및 상기 결정성 규소막에 레이저광 또는 그 레이저광의 것과 동등한 에너지를 가지는 강한 광을 조사하여 상기 결정성 규소막을 모노도메인 영역으로 변성시키는 단계를 포함하는 방법에 의해 제작된 반도체박막.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 모노도메인 영역이 150∼450A의 막 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 반도체박막.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 모노도메인 영역의 외측부분이, 레이저광 또는 그 레이저광의 것과 동등한 에너지를 가지는 강한 광의 조사에 의해 융기하여 있는 것을 특징으로 하는 반도체박막.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 모노도메인 영역의 외축부분의 막 두께가 모노도메인 영역의 것보다 두꺼운 것을 특징으로 하는 반도체박막.
  8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 모노도메인 영역을 구성하는 반도체박막에 수소가1×1015∼ 1×1021원자/㎤의 농도로 첨가된 것을 특징으로 하는 반도체박막.
  9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 모노도메인 영역이, 상기 오목 또는 볼록 패턴상의 형성된 수직성장영역인 제1영역과, 상기 수직성장영역을 기점으로 하여 규소막의 표면에 대략 평행한 방향으로 결정성장하여 얻어진 횡방향 성장영역인 제2영역을 포함하고; 상기 수직성장영역이 상기 횡방향성장영역에서의 것보다 높은 농도로 금속원소를 함유하는 것을 특징으로 하는 반도체박막.
  10. 절연 표면을 가진 기판의 표면에 스퍼터링법에 의해 산화규소막을 형성하는 단계; 상기 산화규소막을 소정의 형상으로 패터닝하여 오목 또는 볼록 패턴을 의도적으로 형성하는 단계; 상기 산화규소막상에 감압 열 CVD법에 의해 비정질 규소막을 형성하는 단계; 상기 산화규소막이나 상기 비정질 규소막 또는 그 막들 모두에, 결정화를 조장하는 금속원소를 보유시키는 단계; 가열처리에 의해 상기 비정질 규소막을 결정성 규소막으로 결정화시키는 단계; 및 상기 결정성 규소막에 레이저광 또는 그 레이저광의 것과 동등한 에너지를 가지는 강한 광을 조사하는 단계를 포함하고; 상기 결정성 규소막이, 레이저광 또는 그 레이저광의 것과 동등한 에너지를 강한 광을 조사하는 것에 의해 모노도메인 영역으로 변성되는 것을 특징으로 하는 반도체박막 제작방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 결정성 규소막이, 상기 기판에 대략 평행하게 집합된 다수의 주상 또는 침상 결정으로 형성된 것을 특징으로 하는 반도체박막 제작방법.
  12. 제10항에 있어서, 산화규소막을 형성하는 상기 단계가, 인공 석영 타깃을 사용한 스퍼터링법에 의해 행해지는 것을 특징으로 하는 반도체박막 제작방법.
  13. 제10항에 있어서, 결정화를 조장하는 상기 금속원소가, Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt, Cu, 및 Au으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종류 또는 다수 종류의 원소인 것을 특징으로 하는 반도체박막 제작방법.
  14. 표면에 절연막을 가진 기판상에 형성된 반도체박막을 포함하는 활성층을 가진 반도체장치이고, 상기 반도체박막이 레이저광 또는 그 레이저광의 것과 동등한 에너지를 가지는 강한 광의 조사에 의해 결정성이 개선된 모노도메인 영역을 포함하는 반도체장치로서, 상기 모노도메인 영역이 상기 기판에 대략 평행하게 집합된 다수의 주상 또는 침상 결정으로 형성되고, 상기 모노도메인 영역만으로 구성된 상기 활성층의 하면에 접하여 있는 상기 절연막상에 오목 또는 볼록 패턴이 의도적으로 형성된 것을 특징으로 하는 반도체장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 활성층에는 실질적으로 결정입계가 존재하지 않는 것을 특징으로 하는 반도체장치.
  16. 표면에 절연막을 가진 기판상에 형성된 반도체박막을 포함하는 활성층을 가진 반도체장치이고, 상기 반도체박막이, 레이저광 또는 그 레이저광의 것과 동등한 에너지를 가지는 강한 광을 조사하는 것에 의해 결정성이 개선되고 실질적으로 결정입계가 존재하지 않는 모노도메인 영역을 포함하는 반도체장치로서, 상기 모노도메인 영역이 상기 기판에 대략 평행하게 집합된 다수의 주상 또는 침상 결정으로 형성되고, 상기 모노도메인 영역만으로 구성된 상기 활성층의 하면에 접하여 있는 상기 절연막상에 오목 또는 볼록 패턴이 의도적으로 형성된 것을 특징으로 하는 반도체장치.
  17. 절연표면을 가진 기판의 표면에 스퍼터링법에 의해 산화규소막을 형성하는 단계; 상기 산화규소막을 소정의 형상으로 패터닝하여 오목 또는 볼록 패턴을 의도적으로 형성하는 단계; 상기 산화규소막상에 감압 열CVD법에 의해 비정질 규소막을 형성하는 단계; 상기 비정질 규소막에 결정화를 조장하는 금속원소를 보유시키는 단계; 가열처리에 의해 상기 비정질 규소막을 결정성 규소막으로 결정화시키는 단계; 및 상기 결정성 규소막에 레이저광 또는 그 레이저광의 것과 동등한 에너지를 가지는 강한 광을 조사하여 상기 결정성 규소막을 모노도메인 영역으로 변성시키는 단계를 포함하고; 상기 모노도메인 영역만으로 활성층이 형성되는 것을 특징으로 하는 방법에 의해 제작된 반도체장치.
  18. 반도체박막으로 된 활성층을 가지는 반도체장치로서, 절연표면을 가진 기판의 표면에 그퍼터링법에 의해 산화규소막을 형성하는 단계; 상기 산화규소막을 소정의 형상으로 패터닝하여 오목 또는 볼록 패턴을 의도적으로 형성하는 단계; 상기 산화규소막상에 감압 열CVD법에 의해 비정질 규소막을 형성하는 단계; 상기 비정질 규소막에 결정화를 조장하는 금속원소를 보유시키는 단계; 가열처리에 의해 상기 비정질 규소막을 결정성 규소막으로 결정화시키는 단계; 상기 결정성 규소막에 레이저광 또는 그 레이저광의 것과 동등한 에너지를 가지는 강한 광을 조사하여 상기 결정성 규소막을 모노도메인 영역으로 변성시키는 단계; 상기 모노도메인 영역만을 이용하여 활성층을 형성하는 단계; 기상(氣相)법에 의해, 상기 활성층을 덮고 주성분으로 규소를 함유하는 절연막을 형성하는 단계; 결정화를 조장하는 상기 금속원소를 게터링하여 제거함과 동시에, 상기 활성층과 주성분으로 규소를 함유하는 상기 절연막 사이의 계면에 열산화막을 형성하기 위해 할로겐 원소를 함유하는 분위기에서 가열처리를 행하는 단계; 및 상기 열산화막을 포함하여 주성분으로 규소를 함유하는 상기 절연막의 막질을 개선시키도록 기체상 질소 분위기에서 가열처리를 행하는 단계를 포함하는 방법에 의해 제작되는 반도체장치.
  19. 제18항에 있어서, 규소를 주성분으로 함유하는 상기 절연막과 상기 열산화막으로 된 적층막이 게이트 절연막으로 기능하고; 상기 활성층과 상기 게이트 절연막 사이의 계면 부근에 할로겐 원소가 고농도로 존재하는 것을 특징으로 하는 반도체장치.
  20. 제14항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 활성층의 막 두께가 150∼450A인 것을 특징으로 하는 반도체장치.
  21. 제14항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 활성층내애 수소가 1×1015∼1×1021원자/㎤의 농도로 첨가된 것을 특징으로 하는 반도체장치.
  22. 실리콘 기판상에 집적화된 IC의 상측에 형성된 절연막상의 반도체박막으로 된 활성층을 가지는 반도체장치로서, 상기 반도체박막이, 레이저광 또는 그 레이저광의 것과 동등한 에너지를 가지는 강한 광의 조사에 의해 결정성이 개선되고 실질적으로 결정입계가 존재하지 않는 모노도메인 영역을 포함하고; 상기 모노도메인 영역이, 상기 기판에 대략 평행하게 집합된 다수의 주상 또는 침상 결정으로 형성되고; 상기 모노도메인 영역만으로 구성된 상기 활성층의 하면에 접하여 있는 상기 절연막상에 오목 또는 볼록 패턴이 의도적으로 형성된 것을 특징으로 하는 반도체장치.
  23. 반도체박막을 포함하는 활성층을 가진 반도체장치를 제작하는 방법으로서, 절연표면을 가진 기판의 표면에 스퍼터링법에 의해 산화규소막을 형성하는 단계; 상기 산화규소막을 소정의 형상으로 패터닝하여 오목 또는 볼록 패턴을 의도적으로 형성하는 단계; 상기 산화규소막상에 감압 열CVD법에 의해 비정질 규소막을 형성하는 단계; 상기 비정질 규소막에 결정화를 조장하는 금속원소를 보유시키는 단계; 가열처리에 의해 상기 비정질 규소막을 결정성 규소막으로 결정화시키는 단계; 및 상기 결정성 규소막에 레이저광 또는 레이저광의 것과 동등한 에너지를 가지는 강한 광을 조사하는 단계를 포함하고; 상기 결정성 규소막이 레이저광 또는 그 레이저광의 것과 동등한 에너지를 가지는 강한 광을 조사하는 상기 단계에 의해 모노도메인 영역으로 변성되고; 상기 모노도메인 영역만으로 상기 활성층이 형성된 것을 특징으로 하는 반도체장치 제작방법.
  24. 반도체박막을 포함하는 활성층을 가진 반도체장치를 제작하는 방법으로서, 절연표면을 가진 기판의 표면에 스퍼터링법에 의해 산화규소막을 형성하는 단계; 상기 산화규소막을 소정의 형상으로 패터닝하여 오목 또는 볼록 패턴을 의도적으로 형성하는 단계; 상기 산화규소막상에 감압 열CVD법에 의해 비정질 규소막을 형성하는 단계; 상기 비정질 규소막에 결정화를 조장하는 금속원소를 보유시키는 단계; 가열처리에 의해 상기 비정질 규소막을 결정성 규소막으로 결정화시키는 단계; 상기 결정성 규소막에 레이저광 또는 그 레이저광의 것과 동등한 에너지를 가지는 강한 광을 조사하여 상기 결정성 규소막을 모노도메인 영역으로 변성시키는 단계; 상기 모노도메인 영역만을 이용하여 활성층을 형성하는 단계; 기상법에 의해, 상기 활성층을 덮고 주성분으로 규소를 함유하는 절연막을 형성하는 단계; 결정화를 조장하는 상기 금속원소를 게터링하여 제거함과 동시에, 상기 활성층과 주성분으로 규소를 함유하는 상기 절연막 사이의 게면에 열산화막을 형성하기 위해 할로겐 원소를 함유하는 분위기에서 가열처리를 행하는 단계; 및 상기 열산화막을 포함하여 주성분으로 규소를 함유하는 상기 절연막의 막질을 개선시키는 기체상 질소 분위기에서 가열처리를 행하는 단계를 포함하는 반도체장치 제작방법.
  25. 제23항 또는 제24항에 있어서, 상기 결정성 규소막이, 상기 기판에 대략 평행하게 집합된 다수의 주상 또는 침상 결정으로 형성된 것을 특징으로 하는 반도체장치 제작방법.
  26. 제23항 또는 제24항에 있어서, 산화규소막을 형성하는 상기 단계가 인공 석영 타깃을 사용한 스퍼터링법에 의해 행해지는 것을 특징으로 하는 반도체장치 제작방법.
  27. 제23항 또는 제24항에 있어서, 결정화를 조장하는 상기 금속원소가, Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt, Cu, 및 Au으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종류 또는 다수 종류의 원소인 것을 특징으로 하는 반도체장치 제장방법.
    ※ 참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.
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