KR970063787A - 반도체 박막과 이의 제조 방법 및 반도체 장치와 이를 제조하는 방법 - Google Patents
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Abstract
박막 반도체 트랜지스터 구조는 유전 표면을 지닌 기판 및 단일 결정성과 동등항 결정성을 보이는 반도체 박막으로 제조된 활성층을 가진다. 이 트랜지스터를 제조하기 위해, 기판과 거의 평행판 칼럼형 및/또는 모세관형 결정인 복수개의 결정들의 혼합물을 포함하는 반도체 박막이 기판 상에 형성된다. 결과된 구조를 할로겐을 함유하는 특정 분위기에서 열산화 처리하고, 이럼으로써 막 내에 포함되어진 임의의 금속 원소를 제거한다. 이것은 개별 칼럼형 또는 모세관형 결정이 임의의 인접 결정과 접촉하고 있으며 그리고 내부에 임의의 결정 입자 경계를 포함하지 않는 단일 결정성 부위로 추정되는 단일 도메인 부위를 형성하는 것을 가능하게 한다. 이러한 부위는 트랜지스터의 활성층을 형성하는 데 사용한다.
Description
본 내용은 요부공개 건이므로 전문내용을 수록하지 않았음
제2a도 내지 제2f도는 본 발명의 한 바람직한 구체예에 따라서, 단일 도메인 부위를 가지는 반도체 박막을 형성하는데 있어서 주요한 단계를 도식적인 단면도로 설명한 것이다.
제3a도 내지 제3e도는 본 발명의 반도체 장치를 제조하는 주요한 단계를 도식적인 단면도로 설명한 것이다.
Claims (52)
- 기판의 절연막 상에 형성된 반도체 박막에 있어서, 상기 박막은 기판과 거의 평행한 복수개의 칼럼형 또는 침상 결정을 포함하는 단일 도메인 부위를 포함하며, 상기 결정은 칼럼형 결정 및 모세관형 결정으로 구성되는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 반도체 박막.
- 제1항에 있어서, 상기 단일 도메인 부위는 거의 결정 입자 경계를 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 반도체 박막.
- 제1항에 있어서, 상기 단일 도메인 부위는 두께가 15 내지 45 나노미터인 것을 특징으로 하는 박막.
- 제1항에 있어서, 상기 단일 도메인 부윌르 구성하는 상기 박막의 일부는 체적 센티미터당 1×1015내지 1×1021원자로 도핑된 수소를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 박막.
- 유전 표면을 가지는 기판 상에 형성된 반도체 박막에 있어서, 상기 반도체 박막은 상기 기판에 거의 평행하며, 내부에 결정 입자 경계를 거의 가지지 않는 복수개의 컬럼형 또는 침상형 결정을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 박막.
- 제5항에 있어서, 상기 단일 도메인 부위는 두께가 15내지 45나노미터인 것을 특징으로 하는 반도체 박막.
- 제5항에 있어서, 상기 단일 도메인 부위를 구성하는 상기 박막의 일부는 체적 센티미터당 1×1015내지 1×1021원자로 도핑된 수소를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 박막.
- 기판의 유전 표면상 형성된 반도체 박막에 있어서, 상기 반도체 박막은 상기 기판에 거의 평행하며, 내부에 결정 입자 경계를 거의가지지 않는 복수개의 컬럼형 또는 침상형 결정을 포함하며, 상기 박막의 일부는 수소 및 할로겐 원소를 5원자 퍼센트 이하의 비율로 함유하는 상기 단일 도메인 부위를 구성하며; 및 상기 할로겐은 염소, 취소 및 불소로 구성되는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 반도체 박막.
- 제8항에 있어서, 상기 단일 도메인 부위는 두께가 15 내지 45나노미터인 것을 특징으로 하는 반도체 박막.
- 제8항에 있어서, 상기 단일 도메인 부위를 구성하는 상기 박막의 일부는 체적 센티미터당 1×1015내지 1×1021원자로 도핑된 수소를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 박막.
- 저압 화학 증기 증착으로 유전 표면을 가지는 기판에 비정질 실리콘 막을 형성하는 단계; 상기 비정질 실리콘 막 상에 실리콘 산화막을 선택적으로 형성하는 단계; 상기 비정질 산화막 근처에 상기 비정질 실리콘막의 결정화를 용이하게 하기 위한 금속 원소를 보지하는 단계; 제1열처리를 실시하여 상기 비정질 실리콘막의 적어도 일부분을 결정성 실리콘 막으로 전환시키는 단계; 상기 실리콘 산화막을 제거시키는 단계; 할로겐을 함유하는 분위기에서 제2열처리를 실시함으로써 상기 결정성 실리콘 막을 상응하는 단일 도메인 부위로 상태 전환하면서 상기 비정질 실리콘 막 및 상기 결정성 실리콘 막의 적어도 일부분 상에 할로겐을 포함하는 열산화막을 형성하는 단계; 및 상기 열 산화막을 제거하는 단계를 포함하는 제조 방법을 사용하여 형성되는 반도체 박막.
- 제11항에 있어서, 상기 할로겐은 상기 반도체 박막의 표면 또는 그 근처에 높은 농도로 있는 것을 특징으로 하는 반도체 박막.
- 제11항에 있어서, 상기 단일 도메인 부위는 두께가 15 내지 45나노미터인 것을 특징으로 하는 박막.
- 제5항에 있어서, 상기 단일 도메인 부위를 구성하는 상기 박막의 일부는 체적 센티미터당 1×1015내지 1×1021원자로 도핑된 수소를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 박막.
- 저압 화학 증기 증착으로 유전 표면을 가지는 기판에 실리콘 산화막을 형성하는 단계; 상기 비정질 실리콘 막 상에 실리콘 산화막을 선택적으로 형성하는 단계; 상기 비정질 산화막 근처에 상기 비정질 실리콘 막의 결정화를 용이하게 하기 위한 금속 원소를 보지하는 단계; 제1열처리를 실시하여 상기 비정질 실리콘 막의 적어도 일부분을 결정성 실리콘 막으로 전환시키는 단계; 상기 실리콘 산화막을 제거하는 단계; 할로겐을 함유하는 분위기에서 제2열처리를 실시함으로써 상기 결정성 실리콘 막을 상응하는 단일 도메인 부위로 상태 전환하면서 상기 비정실 실리콘 막 및 상기 결정성 실리콘 막의 적어도 일부분 상에 할로겐을 포함하는 열산화막을 형성하는 단계; 및 상기 열 산화막을 제거하는 단계를 포함하는 반도체 박막을 제조하는 방법.
- 제15항에 있어서, 상기 결정성 실리콘 막은 상기 기판에 거의 평행인, 칼럼형 결정 및 모세관형 결정으로 구성되는 군으로부터 선택된, 다중 결정의 혼합물로서 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제15항에 있어서, 상기 기판으로서, 수정 기판 및 실리콘 기판 중 하나가 사용되고, 상기 수정 기판은 인공 수정 타겟을 이용하여 스퍼터링 기술로 그 표면에 형성된 실리콘 산화막을 가지며, 상기 실리콘 기판은 그 표면에 열 산화막을 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제15항에 있어서, 상기 금속 원소는 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni), 루테늄(Ru), 로듐(Ru), 팔라듐(Pd), 오스뮴(Os), 이리듐(Ir), 백금(Pt), 구리(Cu) 및 금(Au)으로 구성되는 군으로부터 적어도 하나 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제15항에 있어서, 할로겐을 포함하는 분위기는 HCI, HF, HBr, CI2, NF3, F2, 및 Br2로 구성되는 군으로부터 선택되는 가스가 하나 또는 복수개 첨가된 산소 가스인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제15항에 있어서, 상기 제1열처리는 500내지 700℃에서 시행하고 상기 제2열처리는 700 내지 1100℃에서 시행하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 유전 표면을 가지는 기판; 상기 기판의 표면 상에 활성층으로서 반도체 박막을 포함하며, 상기 박막은 내부에 기판 표면에 거의 평행한 칼럼형 또는 침상형 결정을 복수개 함유하는 단일 도메인 부위를 가지며, 상기 활성층은 상기 단일 도메인 부위로만 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
- 제21항에 있어서, 상기 활성층은 결정 입자 경계도 본질적으로 내포하지 않는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
- 제21항에 있어서, 상기 활성층은 두께가 15내지 45나노미터인 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
- 제21항에 있어서, 상기 활성층은 체적 센티미터당 1×1015내지 1×1021원자 농도로 수소로 도핑된 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
- 유전 표면을 가진 기판과,활성층으로서 상기 기판상에 형성된 반도체 박막을 포함하는 반도체장치로서, 상기 박막은, 주상 결정과 침상 결정으로 이루어진 군으로부터 선택되고 상기 기판에 실질적으로 평행한 다수의 결정의 혼합물을 포함하는 모노도메인 영역을 가지며; 상기 활성층이, 결정입계가 실질적으로 조재하지 않고 상기 모노도메인 영역으로만 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
- 제25항에 있어서, 상기 활성층은 두께가 15 내지 45나노미터인 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
- 제25항에 있어서, 상기 활성층은 체적 센티미터당 1×1015내지 1×1021원자 농도로 수소로 도핑된 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
- 저압 화학 증기 중착으로 유전 표면을 가지는 기판 상에 실리콘 비정질 실리콘막을 형성하는 단계; 상기 비정질 실리콘 막 상에 실리콘 산화막을 선택적으로 형성하는 단계; 상기 비정질 산화막 근처에 상기 비정질 실리콘 막의 결정화를 가속화 하기 위한 금속 원소를 보지하는 단계; 제1열처리를 실시하여 상기 비정질 실리콘 막의 적어도 일부분을 결정성 실리콘 막으로 전환시키는 단계; 상기 실리콘 산화막을 제거시키는 단계; 할로겐을 함유하는 분위기에서 제2열처리를 실시함으로써 상기 결정성 실리콘 막을 단일 도메인 부위로 상태전환하면서 상기 비정질 실리콘 막 및 상기 결정성 실리콘 막의 적어도 일부분 상에 할로겐을 포함하는 열산화막을 형성하는 단계; 및 상기 열 산화막을 제거하면서, 상기 단일 도메인 부위가 전기적으로 상기 반도체 장치의 활성층을 구성하게 하는 단계를 포함하는 방법을 사용하여 형성되는 반도체 장치.
- 제28항에 있어서, 상기 단일 활성층은 두께가 15 내지 45나노미터인 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
- 제28항에 있어서, 상기 활성층은 체적 센티미터당 1×1015내지 1×1021원자 농도로 수소로 도핑된 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
- 제28항에 있어서, 상기 할로겐은 상기 활성층의 표면 또는 그 근처에 높은 농도로 있는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
- 반도체 박막으로 구성되는 활성층을 가지는 반도체 장치에 있어서, 상기 장치는 : 저압 화학 증기 중착으로 유전 표면을 가지는 기판 상에 비정질 실리콘막을 형성하는 단계; 상기 비정질 실리콘 막 상에 실리콘 산화막을 선택적으로 형성하는 단계; 상기 비정질 산화막 근처에 상기 비정질 실리콘 막의 결정화를 가속화하기 위한 금속 원소를 보지하는 단계; 제1열처리를 실시하여 상기 비정질 실리콘 막의 적어도 일부분을 결정성 실리콘 막으로 전환시키는 단계; 상기 실리콘 산화막을 제거시키는 단계; 상기 결정성 실리콘 막만을 사용하여 활성층을 형성하는 단계; 내부에 실리콘을 주요 성분으로 포함하고 상기 활성층을 덮는 절연막을 가스상 성장으로써 형성하는 단계; 할로겐을 함유하는 분위기에서 열처리를 실시함으로써 상기 활성층으로부터 상기 금속원소를 게터 제거하여 상기 활성층을 단일 도메인 부위로 전환하면서 상기 활성층 및 상기 절연막 사이의 계면에 열산화막을 형성하는 단계; 및 상기 절연막 및 상기 열 산화막을 질소 분위기에서 가열하여 막질을 향상시키는 단계를 포함하는 방법을 사용하여 제조되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
- 제32항에 있어서, 상기 할로겐은 상기 활성층의 표면 또는 그 근처에 높은 농도로 있는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
- 제32항에 있어서, 상기 단일 활성층의 두께가 15 내지 45나노미터인 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
- 제32항에 있어서, 상기 활성층은 체적 센티미터당 1×1015내지 1×1021원자 농도로 수소로 도핑된 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
- 절연 표면을 가지는 기판; 상기 기판의 표면 상에 활성층으로서 반도체 박막을 포함하며, 상기 박막은 내부에 결정 입자 경계를 거의 가지지 않으며 및 내부에 기판 표면에 거의 평행한 칼럼형 또는 침상형 결정을 복수개 함유하는 단일 도메인 부위를 가지며; 상기 활성층은 5원자 퍼센트 이하의 특정 농도로 도핑된 수소 및 할로겐을 함유하는 상기 단일 도메인 부위로만 구성되며; 상기 할로겐은 염소, 취소 및 불소로 구성되는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
- 제36항에 있어서, 상기 할로겐은 상기 활성층은 표면 또는 그 근처에서 농도가 높은 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
- 제36항에 있어서, 상기 활성층은 두께가 15 내지 45나노미터인 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
- 제36항에 있어서, 상기 활성층은 체적 센티미터당 1×1015내지 1×1021원자 농도로 수소로 도핑되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
- 집적회로를 가지는 실리콘 기판; 및 상기 회로를 덮는 반도체 박막으로 구성되는 활성층을 포함하는 반도체 장치에 있어서, 상기 박막은 상기 기판에 거의 평형한 다중 칼럼형 및 모세관형 결정들로 형성되는 단일 도메인 부위를 가지며, 및 상기 활성층은 내부에 결정 입자 경계를 거의 가지지 않고 상기 단일 도메인 부위로만 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
- 제40항에 있어서, 상기 활성층은 내부에 수소 및 할로겐을 5원자% 이하의 소정 농도로 포함하고, 상기 할로겐은 염소, 취소 및 불소로 구성되는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
- 반도체 박막으로 구성되는 활성층을 가지는 반도체 장치를 제조하는 방법에 있어서, 저압 화학 증기증착으로, 유전 표면을 가지는 기판 상에 비정질 실리콘막을 형성하는 단계; 상기 비정질 실리콘 막 상에 실리콘 산화막을 선택적으로 형성하는 단계; 상기 비정질 산화막 근처에 상기 비정질 실리콘 막의 결정화를 가속화하기 위한 금속 원소를 보지하는 단계; 제1열처리를 실시하여 상기 비정질 실리콘 막의 적어도 일부분을 결정성 실리콘 막으로 전환시키는 단계; 상기 실리콘 산화막을 제거시키는 단계; 할로겐을 함유하는 분위기에서 제2열처리를 실시함으로써 상기 결정성 실리콘 막을 단일 도메인 부위로 상태전환하면서 상기 비정질 실리콘 막 및 상기 결정성 실리콘 막 상에 할로겐을 포함하는 열산화막을 형성하는 단계; 및 상기 열 산화막을 제거하면서, 상기 단일 도메인 부위가 전적으로 상기 반도체 장치의 활성층을 구성하게 하는 단계를 포함하는 반도체 장치의 제조 방법.
- 제42항에 있어서, 상기 결정성 실리콘 막은 상기 기판에 거의 평행인, 칼럼형 결정 및 모세관형 결정으로 구성되는 군으로부터 선택된, 복수개 결정의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제42항에 있어서, 상기 기판으로서, 수정 기판 및 실리콘 기판 중 하나가 사용되고, 상기 수정 기판은 인공 수정 타겟을 이용하는 스퍼터링 기술로 그 표면에 형성된 실리콘 산화막을 가지며, 상기 실리콘 기판은 그 표면에 열 산화막을 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제42항에 있어서, 상기 결정화를 가속시키는 금속 원소는 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni), 루테늄(Ru), 로듐(Ru), 팔라듐(Pd), 오스뮴(Os), 이리듐(Ir), 백금(Pt), 구리(Cu) 및 금(Au)으로 구성되는 군으로부터 적어도 하나 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제42항에 있어서, 할로겐을 포함하는 분위기는 HCI, HF, HBr, Cl2, NF3, F2및 Br2로 구성되는 군으로부터 선택되는 가스가 하나 또는 복수개 첨가된 산소 가스인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제42항에 있어서, 상기 제1열처리는 500 내지 700℃에서 시행하고 상기 제2열처리는 700 내지 1100℃에서 시행하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 반도체 박막으로 구성되는 활성층을 가지는 반도체 장치를 제조하는 방법에 있어서, 저압 화학 증기증착으로 유전 표면을 가지는 기판 상에 비정질 실리콘막을 형성하는 단계; 상기 비정질 실리콘 막 상에 실리콘 산화막을 선택적으로 형성하는 단계; 상기 비정질 산화막 근처에 상기 비정질 실리콘 막의 결정화를 용이하게 하기 위한 금속 원소를 보지하는 단계; 제1열처리를 실시하여 상기 비정질 실리콘 막의 적어도 일부분을 결정성 실리콘 막으로 전환시키는 단계; 상기 실리콘 산화막을 제거시키는 단계; 상기 결정성 실리콘 막만을 사용하여 활성층을 형성하는 단계; 내부에 실리콘을 주요 성분으로 포함하고 상기 활성층을 덮는 절연막을 가스상정장으로써 형성하는 단계; 할로겐을 함유하는 분위기에서 열처리를 실시함으로써 상기 활성층으로부터 상기 금속 원소를 게터 기술로 제거하여 상기 활성층을 단일 도메인 부위로 전환하면서 상기 활성층 및 상기 절연막 사이의 계면에 열산화막을 형성하는 단계; 및 상기 절연막 및 상기 열 산화막을 질소 분위기에서 가열하여 막질을 향상시키는 단계를 포함하는 반도체 장치의 제조 방법.
- 제48항에 있어서, 상기 결정성 실리콘 막은 상기 기판에 거의 평행인, 칼럼형 결정 및 모세관형 결정으로 구성되는 군으로부터 선택된, 복수개 결정의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제48항에 있어서, 상기 기판으로서, 수정 기판 및 실리콘 기판 중 하나가 사용되고, 상기 수정 기판은 인공 수정 타켓을 이용하는 스퍼터링 기술로 그 표면에 형성된 실리콘 산화막을 가지며, 상기 실리콘 기판은 그 표면에 열 산화막을 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 48항에 있어서, 상기 결정화를 가속시키는 금속 원소는 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni), 루테늄(Ru), 로듐(Ru), 팔라듐(Pd), 오스뮴(Os), 이리듐(Ir), 백금(Pt), 구리(Cu) 및 금(Au)으로 구성되는 군으로부터 적어도 하나 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제48항에 있어서, 할로겐을 포함하는 분위기는 HCI, HF, HBr, Cl2, NF3,F2및 Br2로 구성되는 군으로부터 선택되는 가스가 하나 또는 복수개 첨가된 산소 가스인 것을 특징으로 하는 방법.※ 참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.
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