NL194832C - Werkwijze voor het vormen van een dunne-halfgeleiderfilm. - Google Patents

Werkwijze voor het vormen van een dunne-halfgeleiderfilm. Download PDF

Info

Publication number
NL194832C
NL194832C NL8503269A NL8503269A NL194832C NL 194832 C NL194832 C NL 194832C NL 8503269 A NL8503269 A NL 8503269A NL 8503269 A NL8503269 A NL 8503269A NL 194832 C NL194832 C NL 194832C
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
film
annealing
polysilicon
thin
amorphous silicon
Prior art date
Application number
NL8503269A
Other languages
English (en)
Other versions
NL8503269A (nl
NL194832B (nl
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP59249406A external-priority patent/JPH0824103B2/ja
Priority claimed from JP59252882A external-priority patent/JPH0817157B2/ja
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Publication of NL8503269A publication Critical patent/NL8503269A/nl
Publication of NL194832B publication Critical patent/NL194832B/nl
Application granted granted Critical
Publication of NL194832C publication Critical patent/NL194832C/nl

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612—Formation types
    • H01L21/02617—Deposition types
    • H01L21/0262—Reduction or decomposition of gaseous compounds, e.g. CVD
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02367—Substrates
    • H01L21/0237—Materials
    • H01L21/0242—Crystalline insulating materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02436—Intermediate layers between substrates and deposited layers
    • H01L21/02439—Materials
    • H01L21/02488—Insulating materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518—Deposited layers
    • H01L21/02521—Materials
    • H01L21/02524—Group 14 semiconducting materials
    • H01L21/02532—Silicon, silicon germanium, germanium
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518—Deposited layers
    • H01L21/02609—Crystal orientation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02656—Special treatments
    • H01L21/02664—Aftertreatments
    • H01L21/02667—Crystallisation or recrystallisation of non-monocrystalline semiconductor materials, e.g. regrowth
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/26—Bombardment with radiation
    • H01L21/263—Bombardment with radiation with high-energy radiation
    • H01L21/265—Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation
    • H01L21/26506—Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation in group IV semiconductors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772—Field effect transistors
    • H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/786—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film
    • H01L29/78651—Silicon transistors
    • H01L29/7866—Non-monocrystalline silicon transistors
    • H01L29/78672—Polycrystalline or microcrystalline silicon transistor
    • H01L29/78675—Polycrystalline or microcrystalline silicon transistor with normal-type structure, e.g. with top gate
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S148/00—Metal treatment
    • Y10S148/061—Gettering-armorphous layers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Recrystallisation Techniques (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)

Description

1 194832
Werkwijze voor het vormen van een dunne-halfgeleiderfilm
De onderhavige uitvinding betreft een werkwijze voor het vormen van een dunne halfgeleiderfilm, waarbij een dunne halfgeleiderfilm wordt gevormd op een vooraf bepaald substraat en vooraf bepaalde doterings-5 ionen worden geïmplanteerd in de dunne halfgeleiderfilm, teneinde de dunne halfgeleiderfilm tot een dunne amorfe halfgeleiderfilm om te zetten.
Een dergelijke werkwijze is bekend uit Extended Abstracts 77-2, oktober 1977, P. 461-462 van T.W. Sigmon et al. De elektrische weerstand van een volgens deze werkwijze gevormde dunne halfgeleiderfilm is ongeveer gelijk aan de weerstand van het substraat. Voor veel toepassingen worden echter betere 10 elektrische eigenschappen verlangd.
De onderhavige uitvinding heeft ten doel bovengenoemde bezwaren te ondervangen en een werkwijze te verschaffen waarmee een grote dunne polykristallijne halfgeleiderfilm met een kristalkorrelafmeting die groter is dan de conventionele kristalkorrelafmeting en een goede kristalkorreloriëntatie uniform bij een lage temperatuur kan worden gevormd, waarmee het mogelijk is een dergelijke dunne halfgeleiderfilm bij de 15 fabricage van een dunne-film-halfgeleiderproduct met excellente elektrische eigenschappen te gebruiken.
Dit doel wordt bereikt, wanneer de in de aanhef beschreven werkwijze gekenmerkt doordat de dunne halfgeleiderfilm waterstof bevat en doordat de dunne halfgeleiderfilm wordt ontlaten bij een temperatuur van minder dan 1000°C, teneinde vaste-stof-groei te bewerkstelligen.
Opgemerkt wordt dat op zichzelf een werkwijze voor het vormen van een dunne amorfe halfgeleiderfilm 20 bekend is uit de publicaties Applied Physics Letters 39, nr. 9, 1 november 1981 door K.L. Wang et al. en Extended Abstracts 79-1, Mei 1979, P. 305-307 door I. Golecki et al. In geen van deze beide werkwijzen bevat de dunne amorfe halfgeleiderfilm waterstof, zodat deze dezelfde problemen zal vertonen als de dunne amorfe halfgeleiderfilm zoals beschreven in het artikel van Sigmon et al.
Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm omvat de dunne halfgeleiderfilm polysilicium, dat wordt omgezet 25 in amorf silicium.
In het algemeen wordt een polysiliciumfilm voor een polysilicium dunne-filmtransistor (waaraan hierna als aan een polysilicium TFT gerefereerd zal worden) door de volgende methode gevormd. Een polysiliciumfilm wordt op een substraat zoals een quartzsubstraat door een lage-druk chemische dampneerslagmethode (LPCVD-methode) of een atmosferische druk dampneerslagmethode (APCVD-methode) gevormd, lonen 30 zoals Si+ worden in de polysiliciumfilm geïmplanteerd voor het omzetten van de polysiliciumfilm tot een amorfe film en ontlating of thermische oxidatie wordt uitgevoerd voor het doen kristalliseren van de amorfefilm. Bij deze methode zijn kristalkorrels van de resulterende polysiliciumfilm groot. Een TFT die deze polysiliciumfilm toepast, heeft echter een elektronische elektronmobiliteit μ van ongeveer 100 cm2/V.sec, hetgeen onvoldoende is voor een toepassing van silicium-op-isolator (SOI) (drie-dimensionaal IC). Wanneer 35 de dikte van een door de CVD-methode gevormde polysiliciumfilm minder dan 1000 A is worden de kristalkorrels klein en is de invangdichtheid groot. Daardoor heeft deze polysiliciumfilm een kleine elektronmobiliteit μ en elektron-levensduur τ. Bovendien heeft de polysiliciumfilm een elektrische conductiviteit o*o0exp.(-Ea/kT) (waarbij Ea een activatie-energie en T de absolute temperatuur is) bij kamertemperatuur en vertoont deze geen activatie-type-geleiding. De elektrische conductiviteit volgt de regel van variabele 40 gebiedspringing (variable range hopping), gegeven door o=o0exp(-AT'1/4)
Dientengevolge heeft de bovengenoemde polysiliciumfilm slechte elektrische eigenschappen.
Laserontlating kan eveneens worden gebruikt voor het maken van een polysiliciumfilm. Bij deze methode wordt een amorfe siliciumfilm gevormd door neerslag op een substraat en wordt deze bestraald met een 45 laserstraal voor het doen groeien van kristalkorrels. Een door deze methode gevormde polysiliciumfilm heeft echter slechte elektrische eigenschappen. Bijvoorbeeld is, wanneer een film van dit type wordt gebruikt voor het fabriceren van een TFT, de elektronenstroom groot. Bovendien is uniformiteit moeilijk te verkrijgen bij het vormen van een grote polysiliciumfilm met deze methode.
Teneinde een SOI-toepassing met een grote elektronmobiliteit μ te verkrijgen, moeten kristalkorrels van 50 de polysiliciumfilm vergroot worden en moet hun oriëntatie verbeterd worden. Bovendien teneinde het productontwerp te simplificeren, moeten de afmeting en oriëntatie van de kristalkorrels gemakkelijk bestuurbaar zijn en tegelijkertijd moet plenaire uniformiteit van de film verkregen worden. Ondanks verscheidene pogingen onder gebruikmaking van een laser of andere methoden, kunnen polysiliciumfilms met een voldoende grote kristalkorrelafmeting en een goede kristalkorreloriëntatie op dit moment niet 55 uniform gevormd worden.
Een TFT-referentie volgens de stand van de techniek wordt aangegeven in de 45th Lecture Articles of the Japan Society of Applied Physics (1984), Nos. 14p-A-4 tot 14p-A-6, PP. 407-408. Deze referentie 194832 2 beschrijft een verbetering in de polysilicium TFT die transistorkarakteristieken die verbeterd zijn door een ultra-dunne-polysiliciumfilm heeft, verbeteringen in een vaste-fase-kristalkorrelgroeieffect en geleidings-karakteristieken van een ultra-dunne polysiliciumfilm die door thermische oxidatie verkregen wordt, en een verbetering in transistorkarakteristieken die verkregen werd door het ontlaten van een structuur in een 5 waterstofatmosfeer bij een temperatuur van 400°C nadat een Si3N4-film door een plasma-CVD-methode op de ultra-dunne-polysilicium TFT voor het verkrijgen van de structuur gevormd is.
De achtergrond van de onderhavige uitvinding zal hierna worden beschreven. Volgens C.V. Thompson & Henry I. Smith (MIT, Apl., 44 P 603 (1984)), wordt een radius rs (= ds/2) van een secondaire kristalgroei die door ontlaten groeit, gegeven als: 10 (rs - r„) = t/h waarin dn de diameter van een in figuur 1 getoonde primaire kristalkorrel is, h de dikte daarvan is en t de ontlatingstijd is. Zoals duidelijk is uit de bovenbeschreven relatie, is de groei van de secondaire kristalkorrel evenredig met de ontlaattijd maar omgekeerd evenredig aan de dikte h. De secondaire kristalkorrelgroei wordt verkregen door minimalisatie van anisotrope oppervlakte-energie. Bijvoorbeeld worden ionen zoals Si+ 15 in een polysiliciumfilm geïmplanteerd voor het tijdelijk verkrijgen van een amorfe siliciumfilm. De dikte van deze amorfe siliciumfilm wordt dan verminderd en ontlating gedurende een lange periode wordt uitgevoerd voor het doen veroorzaken van vaste-fase-groei, waardoor primaire kristalkorrels gevormd worden. Daarna laat men secondaire kristalkorrels in overeenstemming met de bovenbeschreven evenredigheidsrelaties groeien.
20
Verdere voordelen, kenmerken en details zullen duidelijk worden aan de hand van de tekening waarin tonen: figuur 1 een perspectivisch aanzicht van een primaire kristalkorrel voor het verklaren van groei vanaf de primaire kristalkorrel naar een secondaire kristalkorrel; 25 figuren 2A tot 2F doorsnede-aanzichten voor het verklaren van de stappen voor het vervaardigen van ultra-dunne-film polysilicium TFT door een werkwijze voor het vormen van een dunne-halfgeleiderfilm volgens een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding; figuur 3 is een grafiek die reflectiespectra van een gehydrogeneerde amorfe siliciumfilm, nadat verscheidene behandelingen bij de uitvoeringsvorm zijn uitgevoerd; 30 figuur 4 is een grafiek gelijk aan de grafiek van figuur 3, die reflectiespectra van een amorfe siliciumfilm die door een neerslagwerkwijze nadat verscheidene behandelingen zijn uitgevoerd, is gevormd, toont; en figuur 5 is een grafiek die de elektrische conductiviteit van een bij de uitvoeringsvorm gevormde polysiliciumfilm als een functie van de temperatuur toont.
35 Een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding zal hierna worden beschreven.
Zoals getoond is in figuur 2A wordt een Si02-film 2 op een glassubstraat 21 zoals TENPAX, PYREX of NA-40 (zijn allemaal handelsmerken) met een laag smeltpunt gevormd. Een gehydrogeneerde amorfe siliciumfilm 22 die een dikte van bijvoorbeeld 800 A heeft, wordt gevormd op de Si02-film 2 door een gloeiontlading-decompositiemethode onder gebruikmaking van een SiH4-gas (SiH4-concentratie van 10%) 40 verdund met Ar-gas en een 13,56-MHz-RF-spanning bij een substraattemperatuur van 180 C.
Elektrisch inactieve ionen zoals Si+ of F+ worden in de hydrogeneerde amorfe siliciumfilm 22 bij een versnellingsenergie van 40 keV (geprojecteerd gebied Rp = 550 A) en een dosis van 1,5 X 10 cm , zodat de hydrogeneerde amorfe siliciumfilm 22 wordt omgezet teneinde in hoofdzaak amorf te zijn.
Nadat de dikte van de amorfe siliciumfilm 22 verminderd is tot een dikte van bijvoorbeeld 200 A op 45 dezelfde wijze als bij de eerste uitvoeringsvorm, wordt de resulterende structuur ontlaten bij een N2-atmosfeer in een ontlatingsoven bij een temperatuur van bijvoorbeeld 600°C gedurende 15 uur. Deze ontlating veroorzaakt de vaste-fase-korrelgroei van de hydrogeneerde siliciumfilm 22. Dientengevolge wordt de polysiliciumfilm 6 gevormd, zoals getoond is in figuur 2B.
Zoals getoond is in figuur 2C, wordt een vooraf bepaald deel van de polysiliciumfilm 6 geëtst voor het 50 verkrijgen van een vooraf patroon. Een Si02-film 7 wordt door de LPCVD-methode neergeslagen voor het bedekken van het gehele oppervlak. Daaropvolgend wordt een Mo-film 23 door een sputter-methode op het oppervlak van de Si02-film 7 gevormd.
Vooraf bepaalde delen van de Mo-film 23 en de Si02-film 7 worden achtereenvolgens geëtst voor het verkrijgen van een poortelektrode 9 van een vooraf bepaald Mo-patroon en een poortisolerende film 10 van 55 een vooraf bepaald Si02-patroon, zoals getoond is in figuur 2D. Daarna worden, door gebruikmaking van de poortelektrode 9 en de poortisolerende film 10 als maskers, P+-ionen in de polysiliciumfilm 6 geïmplanteerd (P-atomen in de polysiliciumfilm 6 worden weergegeven door de rondjes).
3 194832
Zoals getoond is in figuur 2E, wordt ontlating uitgevoerd bij een temperatuur van bijvoorbeeld 600°C voor het elektrisch activeren van de P-atomen voor het vormen van een n+-type brongebied 12 en een n+-type afvoergebied 13.
Daarna, zoals getoond is in figuur 2F, wordt een Si02-film 24 als een passivatiefilm gevormd en worden 5 vooraf bepaalde delen van de Si02-film 24 geëtst voor het vormen van contactgaten 24a en 24b.
Aluminiumelektrodepatronen 14 en 15 worden door de contactgaten 24a en 24b heen gevormd, waardoor een ultra-dunne-film polysilicium TFT wordt geprepareerd.
Figuur 3 toont reflectiespectra die gemeten zijn voor de gehydrogeneerde amorfe siliciumfilm 22 onmiddellijk na neerslag (curve A), van de hydrogeneerde amorfe siliciumfilm 22 onmiddellijk na Si+-10 ionimplantatie (curve B), van de gehydrogeneerde amorfe siliciumfilm 22 na Si+-ionimp!antatie en ontlating bij een temperatuur van 600°C gedurende 15 uur (d.i. de polysiliciumfilm 6) (curve D) bij de uitvoeringsvorm. Een reflectiespectrum van de hydrogeneerde amorfe siliciumfilm 22 na 15 uur ontlating bij 600°C zonder SP-ionimplantatie (curve C) is eveneens getekend in figuur 3.
Zoals duidelijk is vanuit figuur 3 is een absorptiepiek (kristallisatie aangevend) van silicium bij een 15 golflengte λ = 280 nm vanwege een X,-X4 bandovergang slechts bij de curve D aanwezig, maar niet bij de curve C. Vanwege deze reden is gevonden dat de polysiliciumfilm slechts verkregen wordt wanneer de ionimplantatie van Si+ of dergelijke en vervolgens ontlating achtereenvolgens worden uitgevoerd, nadat de gehydrogeneerde amorfe siliciumfilm 22 gevormd is zoals beschreven bij de tweede uitvoeringsvorm.
De reflectiespectra van de amorfe siliciumfilm die geen waterstof bevat en wordt gevormd door een 20 neerslagmethode onder gebruikmaking van een elektronenkanon bij een substraattemperatuur van 150°C, worden geïllustreerd in figuur 4 op dezelfde wijze als in figuur 3. Zoals duidelijk is uit figuur 4 treedt geen absorptiepiek bij een golflengte λ = 280 nm vanwege een Χ·,-Χ4 bandovergang bij de curves E tot H op. Daardoor wordt het kristalkorrelgroeieffect in hoofdzaak niet verkregen bij de amorfe siliciumfilm die geen waterstof omvat en die door de bovengenoemde neerslagmethode wordt gevormd.
25 De elektrische geleidbaarheid σ van de polysiliciumfilm 6 die gevormd is zoals bovenbeschreven, als functie van de temperatuur, wordt geïllustreerd in figuur 5. Zoals duidelijk is vanuit figuur 5, ontstaat een polygonale lijn in de grafiek die de elektrische conductiviteit σ als een functie van de temperatuur toont. De elektrische conductiviteit σ van de polysiliciumfilm 6 bij kamertemperatuur of hoger wordt gegeven door: σ = 1,505e4exp((-q/kT).0.592) 30 De elektrische conductiviteit van de polysiliciumfilm 6 onder kamertemperatuur wordt echter gegeven door: o = 2,818e3exp((-q/kT).0,548)
Hoewel de polysiliciumfilm 6 verschillende elektrische conductiviteiten in afhankelijkheid van verschillende temperaturen heeft (dat wil zeggen activatie-energieniveaus zijn verschillend), kunnen activatietype 35 elektrische conductiviteiten verkregen worden. Daardoor zijn de elektrische karakteristieke van de polysiliciumfilm 6 veruit beter dan die van de conventionele polysiliciumfilm.
Volgens de uitvinding kan de polysiliciumfilm 6 met goede elektrische karakteristieken op het glassubstraat 21 met een laag smeltpunt gevormd worden. De gehydrogeneerde amorfe siliciumfilm 22 wordt gevormd, Si+-ionen worden geïmplanteerd en dan wordt ontlating uitgevoerd voor het bereiken van 40 vaste-fase-korrelgroei, zodat de grote en uniforme polysiliciumfilm wordt verkregen. Daardoor heeft de TFT van de uitvinding die de polysiliciumfilm 6 toepast, een hoge elektronmobiliteit μ en een kleine lekstroom. Wanneer een TFT-reeks wordt gevormd op een enkel substraat, kunnen de TFT’s dezelfde elektrische eigenschappen hebben.
45 De werkwijze voor het vormen van de polysiliciumfilm volgens de uitvinding kan eveneens worden toegepast voor het vormen van de polysiliciumfilm als een bedradingsmateriaal of een poortmateriaal van een MOS-transistor en bij de bovengenoemde SOI voor het vormen van een gekristalliseerde siliciumlaag op een isolerend substraat.
Het mechanisme, volgens welke de polysilicium 6 met goede elektrische eigenschappen gevormd wordt, 50 is niet voldoende opgehelderd maar kan worden aangenomen als volgt plaats te vinden. Si+-ionen worden in de hydrogeneerde amorfe siliciumfilm 22 die door de gloeiontlading-decompositiemethode is gevormd, geïmplanteerd voor het veranderen van de netwerkstructuur van siliciumatomen in de hydrogeneerde amorfe siliciumfilm 22, waardoor een amorfe toestand die verschillend is van die onmiddellijk na de filmformatie verkregen wordt. Dientengevolge wordt de activatie-energie die vereist is voor kristallisatie, 55 verminderd voor het verkrijgen van voordelige kerngroeicondities gedurende de vaste-fase-korrelgroei door ontlating.
In de bovengenoemde uitvoeringsvorm wordt een waterstof bevattende amorfe siliciumfilm gevormd door

Claims (2)

194832 4 de gloeiontladings-decompositiemethode. Een licht-CVD of sputter-methode onder gebruikmaking van SiH4-gas kunnen echter worden toegepast. PH3- of B2H6-gas kunnen worden toegevoegd aan het SiH4-gas bij de de bovengenoemde gloeiontlading-decompositiemethode of de licht-CVD-methode voor het verkrijgen van een met onzuiverheden gedoteerde amorfe siliciumfilm. Op gelijke wijze kan een onzuiverheden 5 bevattende compositiedoel worden gebruikt door de sputter-methode voor het vormen van een met onzuiverheden gedoteerde amorfe siliciumfilm. Opgemerkt moet worden, dat vaste-fase-kristalgroei gemakkelijk kan worden uitgevoerd wanneer onzuiverheden zoals B of P in de amorfe siliciumfilm zijn bevat. Bovendien wordt de hydrogeneerde amorfe siliciumfilm 22 onderworpen aan vaste-fase-korrelgroei door ontlating voor het vormen van de polysiliciumfilm 6. Daarna wordt een SÏ3N4-film met een dikte van 10 bijvoorbeeld 5000 A gevormd door een plasma-CVD-methode op de polysiliciumfilm 6 bij een substraat-temperatuur van ongeveer 260°C. De resulterende structuur wordt ontlaten bij een temperatuur van 400°C gedurende ongeveer een uur, zodat waterstof van de Si3N4-film wordt gedoteerd naar de polysiliciumfilm 6 en het invanggat vult voor het verminderen van de invangdichtheid bij de kristaikorrelgrenzen, waardoor een polysiliciumfilm met betere elektrische eigenschappen wordt verkregen. 15 Bij de bovenbeschreven uitvoeringsvorm wordt ontlating uitgevoerd voor vaste-fase-korrelgroei bij het ontlaatoppervlak. Verwarming kan echter uitgevoerd worden door een lamp. Bovendien kan, wanneer waterstof-plasma-ontlating wordt uitgevoerd bij een temperatuur van ongeveer 450°C gedurende verscheidene uren, een een voldoende hoeveelheid waterstof bevattende polysiliciumfilm 6 die excellente elektrische eigenschappen heeft, verkregen worden. De ontlatingstemperatuur varieert in overeenstemming met het 20 type substraat. Teneinde te voorkomen dat waterstof gedurende het ontlaten buiten de film wordt uitgestoten en voor het verkrijgen van een proces bij lage temperatuur, wordt de ontlatingstemperatuur bij voorkeur 600°C of minder gekozen. lonimplantatie van Si+ en dergelijke voor het omzetten van de polysiliciumfilm tot een amorfefilm kan worden uitgevoerd onder verschillende condities dan die van de bovengenoemde uitvoeringsvorm. Het 25 substraat wordt niet beperkt tot een glassubstraat maar kan worden uitgebreid naar andere substraten zoals een quartzsubstraat. 30
1. Werkwijze voor het vormen van een dunne halfgeleiderfilm, waarbij een dunne halfgeleiderfilm wordt gevormd op een vooraf bepaald substraat en vooraf bepaalde doteringsionen worden geïmplanteerd in de dunne halfgeleiderfilm, teneinde de dunne halfgeleiderfilm tot een dunne amorfe halfgeleiderfilm om te zetten, met het kenmerk, dat de dunne halfgeleiderfilm waterstof bevat en dat de dunne halfgeleiderfilm 35 wordt ontlaten bij een temperatuur van minder dan 1000°C, teneinde vaste-stofgroei te bewerkstelligen.
2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de dunne halfgeleiderfilm polysilicium omvat, dat wordt omgezet in amorf silicium. Hierbij 6 bladen tekening i i
NL8503269A 1984-11-26 1985-11-26 Werkwijze voor het vormen van een dunne-halfgeleiderfilm. NL194832C (nl)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP24940684 1984-11-26
JP59249406A JPH0824103B2 (ja) 1984-11-26 1984-11-26 薄膜トランジスタの製造方法
JP59252882A JPH0817157B2 (ja) 1984-11-30 1984-11-30 薄膜トランジスタの製造方法
JP25288284 1984-11-30

Publications (3)

Publication Number Publication Date
NL8503269A NL8503269A (nl) 1986-06-16
NL194832B NL194832B (nl) 2002-12-02
NL194832C true NL194832C (nl) 2003-04-03

Family

ID=26539269

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL8503269A NL194832C (nl) 1984-11-26 1985-11-26 Werkwijze voor het vormen van een dunne-halfgeleiderfilm.

Country Status (7)

Country Link
US (1) US4693759A (nl)
AT (1) AT399421B (nl)
CA (1) CA1239706A (nl)
DE (1) DE3541587C2 (nl)
FR (1) FR2573916B1 (nl)
GB (1) GB2169442B (nl)
NL (1) NL194832C (nl)

Families Citing this family (55)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2505736B2 (ja) * 1985-06-18 1996-06-12 キヤノン株式会社 半導体装置の製造方法
US4952446A (en) * 1986-02-10 1990-08-28 Cornell Research Foundation, Inc. Ultra-thin semiconductor membranes
US4946735A (en) * 1986-02-10 1990-08-07 Cornell Research Foundation, Inc. Ultra-thin semiconductor membranes
US5081062A (en) * 1987-08-27 1992-01-14 Prahalad Vasudev Monolithic integration of silicon on insulator and gallium arsenide semiconductor technologies
US4904611A (en) * 1987-09-18 1990-02-27 Xerox Corporation Formation of large grain polycrystalline films
JPH01244664A (ja) * 1988-03-25 1989-09-29 Sanyo Electric Co Ltd 薄膜トランジスタ
SG108807A1 (en) 1989-02-14 2005-02-28 Seiko Epson Corp A semiconductor device and its manufacturing method
US5242507A (en) * 1989-04-05 1993-09-07 Boston University Impurity-induced seeding of polycrystalline semiconductors
DE59010851D1 (de) * 1989-04-27 1998-11-12 Max Planck Gesellschaft Halbleiterstruktur mit einer 2D-Ladungsträgerschicht und Herstellungsverfahren
JP2695488B2 (ja) * 1989-10-09 1997-12-24 キヤノン株式会社 結晶の成長方法
US5207863A (en) * 1990-04-06 1993-05-04 Canon Kabushiki Kaisha Crystal growth method and crystalline article obtained by said method
US5385865A (en) * 1990-04-26 1995-01-31 Max-Planck-Gesellschaft Zur Forderung Der Wissenschaften Method of generating active semiconductor structures by means of starting structures which have a 2D charge carrier layer parallel to the surface
DE69125886T2 (de) * 1990-05-29 1997-11-20 Semiconductor Energy Lab Dünnfilmtransistoren
JPH0456325A (ja) * 1990-06-26 1992-02-24 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置およびその製造方法
US5147826A (en) * 1990-08-06 1992-09-15 The Pennsylvania Research Corporation Low temperature crystallization and pattering of amorphous silicon films
US5169806A (en) * 1990-09-26 1992-12-08 Xerox Corporation Method of making amorphous deposited polycrystalline silicon thermal ink jet transducers
US7115902B1 (en) 1990-11-20 2006-10-03 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Electro-optical device and method for manufacturing the same
US5849601A (en) 1990-12-25 1998-12-15 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Electro-optical device and method for manufacturing the same
KR950013784B1 (ko) * 1990-11-20 1995-11-16 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 겐큐쇼 반도체 전계효과 트랜지스터 및 그 제조방법과 박막트랜지스터
US7576360B2 (en) 1990-12-25 2009-08-18 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Electro-optical device which comprises thin film transistors and method for manufacturing the same
US7098479B1 (en) 1990-12-25 2006-08-29 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Electro-optical device and method for manufacturing the same
US5298455A (en) * 1991-01-30 1994-03-29 Tdk Corporation Method for producing a non-single crystal semiconductor device
JP3056813B2 (ja) 1991-03-25 2000-06-26 株式会社半導体エネルギー研究所 薄膜トランジスタ及びその製造方法
US6556257B2 (en) * 1991-09-05 2003-04-29 Sony Corporation Liquid crystal display device
US5576222A (en) * 1992-01-27 1996-11-19 Tdk Corp. Method of making a semiconductor image sensor device
JP2935446B2 (ja) * 1992-02-28 1999-08-16 カシオ計算機株式会社 半導体装置
US5904550A (en) * 1992-02-28 1999-05-18 Casio Computer Co., Ltd. Method of producing a semiconductor device
JPH06140631A (ja) * 1992-10-28 1994-05-20 Ryoden Semiconductor Syst Eng Kk 電界効果型薄膜トランジスタおよびその製造方法
US5403762A (en) * 1993-06-30 1995-04-04 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method of fabricating a TFT
US6323071B1 (en) 1992-12-04 2001-11-27 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method for forming a semiconductor device
TW226478B (en) * 1992-12-04 1994-07-11 Semiconductor Energy Res Co Ltd Semiconductor device and method for manufacturing the same
US5563093A (en) * 1993-01-28 1996-10-08 Kawasaki Steel Corporation Method of manufacturing fet semiconductor devices with polysilicon gate having large grain sizes
KR100255689B1 (ko) * 1993-05-27 2000-05-01 윤종용 반도체 레이져 소자 및 그 제조방법
JP3157985B2 (ja) * 1993-06-10 2001-04-23 三菱電機株式会社 薄膜トランジスタおよびその製造方法
TW295703B (nl) * 1993-06-25 1997-01-11 Handotai Energy Kenkyusho Kk
US6730549B1 (en) 1993-06-25 2004-05-04 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and method for its preparation
US7081938B1 (en) 1993-12-03 2006-07-25 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Electro-optical device and method for manufacturing the same
JP3599290B2 (ja) 1994-09-19 2004-12-08 株式会社ルネサステクノロジ 半導体装置
JPH08148430A (ja) * 1994-11-24 1996-06-07 Sony Corp 多結晶半導体薄膜の作成方法
KR100208439B1 (ko) * 1995-05-04 1999-07-15 김영환 반도체 소자의 폴리실리콘층 형성방법
WO1996039718A1 (fr) * 1995-06-06 1996-12-12 Asahi Kasei Microsystems Co., Ltd. Dispositif a semi-conducteurs et son procede de fabrication
US5893948A (en) * 1996-04-05 1999-04-13 Xerox Corporation Method for forming single silicon crystals using nucleation sites
US5733641A (en) * 1996-05-31 1998-03-31 Xerox Corporation Buffered substrate for semiconductor devices
US6180539B1 (en) * 1998-12-08 2001-01-30 United Microelectronics Corp. Method of forming an inter-poly oxide layer
TW457553B (en) 1999-01-08 2001-10-01 Sony Corp Process for producing thin film semiconductor device and laser irradiation apparatus
KR100324871B1 (ko) * 1999-06-25 2002-02-28 구본준, 론 위라하디락사 박막트랜지스터 제조방법
US6726549B2 (en) * 2000-09-08 2004-04-27 Cold Jet, Inc. Particle blast apparatus
US20020117718A1 (en) * 2001-02-28 2002-08-29 Apostolos Voutsas Method of forming predominantly <100> polycrystalline silicon thin film transistors
KR100487426B1 (ko) * 2001-07-11 2005-05-04 엘지.필립스 엘시디 주식회사 폴리실리콘 결정화방법 그리고, 이를 이용한 폴리실리콘박막트랜지스터의 제조방법 및 액정표시소자의 제조방법
TW200411726A (en) * 2002-12-31 2004-07-01 Au Optronics Corp Method for cleaning silicon surface and method for producing thin film transistor using the cleaning method
JP4655495B2 (ja) * 2004-03-31 2011-03-23 東京エレクトロン株式会社 成膜方法
US8334194B2 (en) * 2008-02-06 2012-12-18 Motech Americas, Llc Methods and apparatus for manufacturing semiconductor wafers
US20090280336A1 (en) * 2008-05-08 2009-11-12 Ralf Jonczyk Semiconductor sheets and methods of fabricating the same
FR2968316B1 (fr) * 2010-12-01 2013-06-28 Commissariat Energie Atomique Procede de preparation d'une couche de silicium cristallise a gros grains
KR20120127009A (ko) * 2011-05-13 2012-11-21 에스케이하이닉스 주식회사 반도체장치 제조 방법

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4177084A (en) * 1978-06-09 1979-12-04 Hewlett-Packard Company Method for producing a low defect layer of silicon-on-sapphire wafer
JPS5618430A (en) * 1979-07-25 1981-02-21 Fujitsu Ltd Manufacture of semiconductor element
US4385937A (en) * 1980-05-20 1983-05-31 Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha Regrowing selectively formed ion amorphosized regions by thermal gradient
US4358326A (en) * 1980-11-03 1982-11-09 International Business Machines Corporation Epitaxially extended polycrystalline structures utilizing a predeposit of amorphous silicon with subsequent annealing
US4421576A (en) * 1981-09-14 1983-12-20 Rca Corporation Method for forming an epitaxial compound semiconductor layer on a semi-insulating substrate
JPS5856409A (ja) * 1981-09-30 1983-04-04 Toshiba Corp 半導体装置の製造方法
US4509990A (en) * 1982-11-15 1985-04-09 Hughes Aircraft Company Solid phase epitaxy and regrowth process with controlled defect density profiling for heteroepitaxial semiconductor on insulator composite substrates
JPS59205712A (ja) * 1983-04-30 1984-11-21 Fujitsu Ltd 半導体装置の製造方法
JPS60134470A (ja) * 1983-12-22 1985-07-17 Seiko Epson Corp 半導体装置
US4588447A (en) * 1984-06-25 1986-05-13 Rockwell International Corporation Method of eliminating p-type electrical activity and increasing channel mobility of Si-implanted and recrystallized SOS films
US4584028A (en) * 1984-09-24 1986-04-22 Rca Corporation Neutralization of acceptor levels in silicon by atomic hydrogen

Also Published As

Publication number Publication date
FR2573916A1 (fr) 1986-05-30
GB8529007D0 (en) 1986-01-02
FR2573916B1 (fr) 1991-06-28
GB2169442B (en) 1988-01-06
AT399421B (de) 1995-05-26
US4693759A (en) 1987-09-15
CA1239706A (en) 1988-07-26
NL8503269A (nl) 1986-06-16
GB2169442A (en) 1986-07-09
ATA343185A (de) 1994-09-15
DE3541587A1 (de) 1986-05-28
NL194832B (nl) 2002-12-02
DE3541587C2 (de) 1998-04-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NL194832C (nl) Werkwijze voor het vormen van een dunne-halfgeleiderfilm.
US5312771A (en) Optical annealing method for semiconductor layer and method for producing semiconductor device employing the same semiconductor layer
US6271066B1 (en) Semiconductor material and method for forming the same and thin film transistor
US5753542A (en) Method for crystallizing semiconductor material without exposing it to air
KR100333153B1 (ko) 반도체장치제작방법
US5962869A (en) Semiconductor material and method for forming the same and thin film transistor
US5534445A (en) Method of fabricating a polysilicon thin film transistor
Angelis et al. Effect of excimer laser annealing on the structural and electrical properties of polycrystalline silicon thin-film transistors
US5622607A (en) Method of forming an oxide insulating film
JP3227980B2 (ja) 多結晶シリコン薄膜形成方法およびｍｏｓトランジスタのチャネル形成方法
EP1083590A1 (en) Method for producing thin film semiconductor device
US6562672B2 (en) Semiconductor material and method for forming the same and thin film transistor
JPH05299339A (ja) 半導体材料およびその作製方法
Fogarassy et al. Pulsed laser crystallization and doping for the fabrication of high-quality poly-Si TFTs
US6486046B2 (en) Method of forming polycrystalline semiconductor film
JP2502789B2 (ja) 薄膜トランジスタの製造方法
NL194524C (nl) Werkwijze voor het vervaardigen van een dunne-filmtransistor.
Helen et al. Single shot excimer laser crystallization and LPCVD silicon TFTs
KR930010093B1 (ko) 반도체박막의 형성방법
JPS62104021A (ja) シリコン半導体層の形成方法
JPH02119122A (ja) 低抵抗多結晶半導体薄膜の製造方法
TW482922B (en) Method of preparing a poly-crystalline silicon film
JPS621220A (ja) 欠陥が局在された配向シリコン単結晶膜を絶縁支持体上に製造する方法
JPH11145484A (ja) 薄膜トランジスタの製造方法
JPS6360518A (ja) 半導体層の結晶成長方法

Legal Events

Date Code Title Description
BA A request for search or an international-type search has been filed
BB A search report has been drawn up
BC A request for examination has been filed
V4 Discontinued because of reaching the maximum lifetime of a patent

Effective date: 20051126