KR20090010757A - Polycrystalline silicon thin film and method of manufacturing thin film transistor using same - Google Patents
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Abstract
기판상에 2.00E+11cm-3 이상의 플라즈마 밀도를 가지는 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착법에 의해 실리콘 박막을 형성하는 것을 특징으로 실리콘 박막의 제조방법이 개시된다. 저온에서도 양질의 다결정 실리콘 박막을 형성할 수 있고, 이로써 저가격, 실용적 고품위의 박막 트랜지스터를 얻을 수 있다. A method for producing a silicon thin film is disclosed, wherein the silicon thin film is formed on a substrate by a high density plasma chemical vapor deposition method having a plasma density of 2.00E + 11 cm -3 or more. High-quality polycrystalline silicon thin films can be formed even at low temperatures, and thus low cost and practical high quality thin film transistors can be obtained.
Description
본 발명은 다결정 실리콘 박막 및 이를 적용하는 박막 트랜지스터의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a polycrystalline silicon thin film and a method of manufacturing a thin film transistor using the same.
다결정 실리콘(polycrystalline Si, 이하 p-Si)은 비정질 실리콘에 비해 이동도(mobility)가 높고 양호한 광 안정성을 가진다. 이러한 다결정 실리콘은 폭 넓은 응용분야에서 이용되고 있으며, 특히 TFT 나 메모리 소자에 많이 이용된다. poly-Si TFT는 예를 들어 디스플레이의 스위칭 소자로 이용된다. TFT와 같은 능동소자를 이용하는 디스플레이 소자(display device)에는 TFT-LCD, TFT-OLED 등이 있다.Polycrystalline Si (hereinafter, referred to as p-Si) has higher mobility and good light stability than amorphous silicon. Such polycrystalline silicon is used in a wide range of applications, especially in TFTs and memory devices. Poly-Si TFTs are used for example as switching elements in displays. Display devices that use active devices such as TFTs include TFT-LCDs, TFT-OLEDs, and the like.
TFT-LCD 나 TFT-OLED는 X-Y 매트릭스 상으로 배열된 각 화소마다 TFT 가 배치되어 있는 구조를 가진다. 이와 같이 다수의 TFT 가 배열되어 있는 LCD, OLED 등의 성능은 TFT 자체의 전기적 특성에 크게 의존된다. TFT의 중요한 특성 중의 하나는 Si 활성층의 이동도이다. Si 활성층의 이동도를 높이기 위해서 결정화가 필수 적이다. 결정 실리콘에 대한 연구는 단결정에 근접하는 poly-Si 의 개발이다. 미국특허 6,322,625 는 양질의 실리콘 결정을 제조하는 방법에 관련된다. 이와 같이 실리콘의 결정화에 대한 연구가 많이 진전되어 심지어 단결정에 근접하는 정도의 결정 구조를 얻을 수 있게 되었다. 이러한 다결정 실리콘 박막의 단점은 전체적으로 균일한 물리적 성질을 얻기 어려운 점인데, 이러한 불균일은 대면적화될수록 심화 된다.TFT-LCD or TFT-OLED has a structure in which TFTs are arranged for each pixel arranged in an X-Y matrix. As described above, the performance of LCDs, OLEDs, and the like in which a plurality of TFTs are arranged depends greatly on the electrical characteristics of the TFTs themselves. One of the important characteristics of the TFT is the mobility of the Si active layer. Crystallization is essential to increase the mobility of the Si active layer. The study of crystalline silicon is the development of poly-Si close to a single crystal. U. S. Patent 6,322, 625 relates to a process for producing high quality silicon crystals. As such, much research on the crystallization of silicon has been progressed to obtain a crystal structure that is even close to a single crystal. The disadvantage of such polycrystalline silicon thin film is that it is difficult to obtain uniform physical properties as a whole, and this non-uniformity is intensified as the area becomes larger.
이와 같은 다결정 실리콘 대신에 이보다 특성은 떨어지지만 일반적인 다결정 실리콘 박막보다 균일도가 향상된 실용상 매우 효과적인 마이크로 결정 실리콘의 제조방법이 제시되었다(참조 : Jounal of Applied Physics- October 1, 1999, Volume 86, Issue 7, pp. 3812-3821 by INESC). 이 방법은 PECVD를 이용해 비정질 실리콘과 다결정 실리콘 중간의 물성 및 품질을 가지는 마이크로 실리콘 박막을 형성한다. 이 방법에서는 증착된 실리콘 막에서 증착시 약한 결합(weak bond) 상태의 실리콘 결합을 수소 원자에 의해 제거한다. 이 방법은 증착 온도가 낮을수록 수소에 의한 에치 효과가 감소하기 때문에 수소의 희석비를 높여야 한다. 예를 상온에서 증착이 진행되는 경우 수소의 희석비는 99%에 까지 이르며, 이 경우 결정화도가 높지 않다. 이와 같은 종래 방법은 플라스틱, 소다라임 글래스 등과 같이 열에 약한 기판에 양질의 마이크로 결정 실리콘 박막을 형성하는데 한계가 있을 것으로 보인다Instead of such polycrystalline silicon, a method of manufacturing microcrystalline silicon, which is less practical than this but has improved uniformity than a general polycrystalline silicon thin film, has been proposed (see Jounal of Applied Physics-October 1, 1999, Volume 86, Issue 7). , pp. 3812-3821 by INESC). This method uses PECVD to form a microsilicon thin film having the properties and quality between amorphous silicon and polycrystalline silicon. In this method, the silicon bond in the weak bond state is removed by hydrogen atoms in the deposited silicon film. This method requires a higher dilution ratio of hydrogen because the lower the deposition temperature, the less the etch effect by hydrogen. For example, when deposition proceeds at room temperature, the dilution ratio of hydrogen reaches 99%, in which case the crystallinity is not high. Such a conventional method is likely to be limited in forming high quality microcrystalline silicon thin films on thermally weak substrates such as plastic and soda-lime glass.
본 발명은 비정질 실리콘과 다결정 실리콘의 중간 품질을 가지는 것으로, 고품질 전자 제품에 실용적으로 사용될 수 있는 나노-크리스탈 실리콘 박막의 제조방법을 제공한다.The present invention has an intermediate quality between amorphous silicon and polycrystalline silicon, and provides a method of manufacturing a nano-crystal silicon thin film that can be practically used in high quality electronic products.
본 발명에 따른 다결정 실리콘 박막의 제조방법은:Method for producing a polycrystalline silicon thin film according to the present invention is:
기판 상에 2.00E+11cm-3 이상의 플라즈마 밀도를 가지는 고밀도 플라즈마 화학 기상증착법에 의해 다결정 실리콘 박막을 형성하는 것을 특징으로 한다.A polycrystalline silicon thin film is formed on the substrate by a high density plasma chemical vapor deposition method having a plasma density of 2.00E + 11cm -3 or more.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 실리콘 박막의 제조방법은 상기 기판으로 플라스틱 또는 유리 기판을 이용한다.The method for manufacturing a silicon thin film according to a preferred embodiment of the present invention uses a plastic or glass substrate as the substrate.
본 발명에 따른 다결정 실리콘 박막 트랜지스터의 제조방법은:A method of manufacturing a polycrystalline silicon thin film transistor according to the present invention is:
채널 영역과, 채널 영역 양측의 소스와 드레인 영역을 갖는 활성층을 형성하는 단계;를 포함하며,And forming an active layer having a channel region and source and drain regions on both sides of the channel region.
상기 활성층을 형성하는 단계는:Forming the active layer is:
절연성 기판상에 2.00E+11 cm-3 이상의 플라즈마 밀도를 가지는 고밀도 플라즈마 화학 기상증착법(High Density Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)에 의해 다결정 실리콘 박막을 형성하는 단계;와Forming a polycrystalline silicon thin film on the insulating substrate by High Density Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition having a plasma density of 2.00E + 11 cm -3 or more; and
상기 실리콘 박막을 패터닝하여 박막 트랜지스터의 활성층을 형성하는 단계;를 포함한다.And patterning the silicon thin film to form an active layer of the thin film transistor.
본 발명은 1 cm2/Vs 이하의 이동도를 가지는 비정질 실리콘과 50~300 cm2/Vs 범위의 이동도를 가지는 다결정 실리콘의 중간의 1~50을 가지는 나노 크기의 입경을 가지는 다결정 실리콘 박막을 형성한다. 이러한 방법에 의하면 낮은 연구, 제조비용의 잇점과 아울러 다결정 실리콘에는 미치지 못하지만 디스플레이 소자 등의 일반적인 소자에 적용되기에 충분한 범위의 이동도를 가지는 다결정 실리콘 박막을 제조함으로써 저가격, 실용적인 고성능 박막 트랜지스터를 제조할 수 있다. 특히 본 발명은 저온에서도 양질의 다결정 실리콘을 형성할 수 있기 때문에 플라스틱이나 저가 글래스 등의 기판에 박막 트랜지스터를 형성할 수 있다. 이러한 본 발명의 제조방법은 탑 게이트 방식과 바텀 게이트 방식의 박막 트랜지스터의 제조에 모두 적용될 수 있다.The present invention provides a polycrystalline silicon thin film having a nano-sized particle diameter having 1 to 50 in the middle of amorphous silicon having a mobility of 1 cm 2 / Vs or less and polycrystalline silicon having a mobility in the range of 50 ~ 300 cm 2 / Vs. Form. According to this method, a low-cost, practical high-performance thin film transistor can be manufactured by manufacturing a polycrystalline silicon thin film having low research and manufacturing cost advantages and a range of mobility that is less than polycrystalline silicon but is sufficient to be applied to general devices such as display devices. Can be. In particular, the present invention can form high-quality polycrystalline silicon even at low temperatures, so that thin film transistors can be formed on substrates such as plastic and low-cost glass. Such a manufacturing method of the present invention can be applied to the manufacture of both a top gate type and a bottom gate type thin film transistor.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 나노 크기의 입경을 가지는 다결정 실리콘 (c-Si) 박막 및 이를 이용하는 박막 트랜지스터의 제조방법의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, a preferred embodiment of a polycrystalline silicon (c-Si) thin film having a nano-sized particle diameter and a method of manufacturing a thin film transistor using the same according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명은 물질의 증착(deposition)과 식각(etch)이 동시에 일어나는 고밀도 화학 기상 증착(High density plasma chemical vapor deposition, 이하 HDP CVD)법을 이용하며, 이때에 특정의 플라즈마 밀도의 조건에서 실리콘 물질을 증착함으로서 나노 크기의 입경(grain size)을 가지는 다결정 실리콘 박막을 형성한다. HDP-CVD 과정에서 실리콘의 증착과 에치가 반복적으로 일어나는데, 이때에 에치되는 양 에 비해 증착되는 양이 많기 때문에 기판에 c-Si 박막이 형성될 수 있게 된다. 에치되는 과정은 Si-Si 결합 구조 중 결합력이 약한 Si-Si 결합이 분해되는 과정이며, 따라서 HDP-CVD 에 의하면 강한 Si-Si 결합에 의한 c-Si 박막을 얻게 된다. 스퍼터링되는 양 또는 두께는 증착시 기판에 가해지는 파워의 증감에 비교적 선형적으로 증가한다.The present invention utilizes a high density plasma chemical vapor deposition (HDP CVD) method in which deposition and etching of a material occur simultaneously, wherein a silicon material is formed under a specific plasma density condition. The deposition forms a polycrystalline silicon thin film having a nano-sized grain size. In the HDP-CVD process, silicon deposition and etch repeatedly occur. At this time, since the amount of deposition is higher than the amount of etching, a c-Si thin film may be formed on the substrate. The etched process is a process in which Si-Si bonds, which are weak in bonding strength, are decomposed in the Si-Si bond structure, thus obtaining c-Si thin films by strong Si-Si bonds by HDP-CVD. The amount or thickness of sputtered increases relatively linearly with the increase or decrease in power applied to the substrate during deposition.
시행착오의 과정을 통해 얻어진 결과에 따르면, 2.00E+11 cm- 3 의 밀도로 실리콘을 증착했을 때 목적하는 나노-크기의 입력을 가지는 다결정 실리콘 박막을 얻을 수 있었다.According to the results obtained through the process of trial and error, 2.00E + 11 cm - when depositing silicon at a density of 3 nm for the purpose - was obtained a polycrystalline silicon thin film having a size of the input.
도 1은 본 발명에 따른 c-Si 박막 형성 방법을 설명하는 도면이다.1 is a view for explaining a c-Si thin film formation method according to the present invention.
도 1을 참조하면 소스 가스로 SiaHb 예를 들어 SiH4, 수송 가스로 Ar 또는 He 를 이용하여 기판(10)에 c-Si 박막(20)을 형성한다. 이때에 플라즈마 밀도는 2.00E+11cm-3 이상으로 조절된다. c-Si 박막(20)의 형성에는 다양한 기존의 방법 중의 하나가 선택될 수 있다. 고밀도 플라즈마에 의한 c-Si 박막(20)을 형성을 위한 플라즈마 장치 및 소스 가스 등의 배경 기술로서는 대표적으로 고밀도 플라즈마에 의해 결정화도가 높은 실리콘 막 제조방법에 관한 대한민국특허 출원번호 10-1999-002774호에서 제시되는 방법을 본 발명의 제조방법에 적용할 수 있다. 이러한 고밀도 증착 방법을 적용함에 있어서, 플라즈마 밀도는 역시 2.00E+11cm-3 이상으로 조절되어야 한다.Referring to FIG. 1, a c-Si
도 2a, 2b는 본 발명에 따른 제조방법에 의해 제조될 수 있는 탑게이트 방식의 박막 트랜지스터와 바텀 게이트 방식의 박막 트랜지스터의 일례를 도시한다.2A and 2B show examples of a top gate thin film transistor and a bottom gate thin film transistor which can be manufactured by the manufacturing method according to the present invention.
도 2a를 살펴보면, 기판(10)의 상면에 버퍼층으로서의 기능을 갖는 SiO2 또는 SiN 으로 형성되는 버퍼층(11)이 형성되어 있다. 버퍼층(11) 위에 본 발명의 제조방법에 의해 제조된 c-Si 박막(20)으로부터 얻어진 활성층(13)이 마련되어 있는데 이는 도핑된 소오스 영역(Source) 및 드레인 영역(Drain) 및 이들의 사이의 채널 영역(Channel)으로 구분된다. 활성층(13) 위에는 게이트 절연층(14)이 형성되어 있고, 여기에서 상기 소오스 영역과 드레인 영역에 대응하는 관통공(14s, 14d)이 형성되어 있다. Referring to FIG. 2A, a
상기 활성층(13)의 채널 위에는 게이트(Gate)가 형성되어 있고, 그 위에 ILD(interlayer dielectric, 15)이 형성되어 있다. ILD(15)에서 역시 상기 활성층의 소오스 영역과 드레인 영역에 대응하며 게이트 절연층(14)의 각 관통공(14s, 14d)와 통하는 관통공(15s, 15d)가 형성되어 있다. 상기 ILD(15) 위에는 상기 관통공(14s 15s 및 14d 15d)를 통해 상기 활성층(13)의 소오스 영역과 드레인 영역에 콘택되는 소오스 전극(Source Electrode)과 드레인 전극(Drain Electrode)을 구비한다.A gate is formed on a channel of the
도 2b를 참조하면, 기판(10)의 상면에 버퍼층(10a)이 형성되고 이 위에 게이트(GATE)가 형성되어 있다. 게이트(GATE) 위에는 SiO2 등으로 형성된 게이트 절연층(14a)이 형성된다. 게이트 절연층(14a) 위에 본 발명의 제조방법에 의해 제조된 c-Si 박막으로부터 얻어진 활성층(13)이 마련되어 있는데 이는 역시 도핑된 소오스 영역(Source) 및 드레인 영역(Drain) 및 이들의 사이의 채널 영역(Channel)으로 구분된다. 활성층(13) 위에는 ILD(interlayer dielectric, 15)이 형성되어 있다. ILD(15)에는 상기 활성층(13)의 소오스와 드레인에 대응하는 관통공(15s, 15d)가 형성되어 있다. 상기 ILD(15) 위에는 상기 관통공(15s, 15d)들을 각각 통해 상기 활성층(13)의 소오스 영역과 드레인 영역에 콘택되는 소오스 전극(Source Electrode)과 드레인 전극(Drain Electrode)을 구비한다.Referring to FIG. 2B, a
상기와 같은 두 형태의 트랜지스터는 이미 알려진 공정에 의해 제조되며, 다만 활성층(13)의 제조는 도 1과 이에 관련된 설명에서 언급된 본 발명의 방법에 의해 제조된다. 따라서, 본 발명에 따른 박막 트랜지스터의 제조방법은 c-Si 박막을 형성하는 단계와 이를 패터닝하여 활성층으로 형성하는 단계를 포함한다. The two types of transistors as described above are manufactured by a known process, except that the
도 3은 나노 크기의 입경을 가지는 다결정 실리콘 박막을 얻기 위한 다양한 실험 결과를 보이는 그래프로서 특정치 밀도, 즉 2.00E+11 cm-3를 경계로 실리콘의 결정 형성이 나타나기 시작함을 알 수 있다. 도 3은 플라즈마 밀도 변화에 따른 CVF(Crystal Volume Fraction, %)의 변화를 보인다. 여기에서, CVF는 실리콘 박막의 결정화도를 나타내는 지표를 의미한다. 도 3에 나타난 바와 같이 2.00E+11 cm-3 이상의 밀도에서 결정화된 실리콘이 관측되었고, 그 이하에서는 나타나지 않았다. 그래프에서는 측정 장비의 한계로 5.00E+11cm- 3 까지의 결과에 대해서만 나타내 보 였다.3 is a graph showing various experimental results for obtaining a polycrystalline silicon thin film having a nano-sized particle diameter, it can be seen that the crystal formation of silicon starts around a specific value density, that is, 2.00E + 11 cm −3 . 3 shows the change in the CVF (Crystal Volume Fraction,%) according to the plasma density change. Here, CVF means the index which shows the crystallinity of a silicon thin film. As shown in FIG. 3, crystallized silicon was observed at a density of 2.00E + 11 cm −3 or more, but not below. In the graph, the limit of the measuring instrument is 5.00E + 11cm - 3 Only results are shown.
각각의 공정 조건은 다음과 같다.Each process condition is as follows.
① 800W, 30mtorr, SiH4/He=2/20sccm① 800W, 30mtorr, SiH4 / He = 2 / 20sccm
② 1000W, 30mtorr, SiH4/He=2/20sccm② 1000W, 30mtorr, SiH4 / He = 2 / 20sccm
③ 1000W, 20mtorr, SiH4/He/Ar=2/20/20sccm③ 1000W, 20mtorr, SiH4 / He / Ar = 2/20 / 20sccm
④ 1000W, 20mtorr, SiH4/Ar=2/20sccm④ 1000W, 20mtorr, SiH4 / Ar = 2 / 20sccm
⑤ 1000W, 30mtorr, SiH4/Ar/H2=2/20/20sccm⑤ 1000W, 30mtorr, SiH4 / Ar / H2 = 2/20 / 20sccm
앞에서 언급한 바와 같이 Journal of Applied Physics (October 1, 1999 -- Volume 86, Issue 8, pp.3812-3821)는 일반적으로 저온으로 a-Si(비정질 실리콘)과 p-Si(다결정 실리콘) 사이의 입경을 가지는 실리콘 박막의 제조 방법을 개시한다. 이 방법은 PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)에서 에쳔트로 수소 가스를 함유시킨다. 수소는 비정질 상태(amorphous mode)에 있는 약한 Si-Si 결합을 분해하여 결정 상태(crystalline mode)의 강하고 굳은(strong and rigid) Si-Si 박막만을 형성한다. 이 방법은 공정 온도가 낮아질수록 수소에 의한 에치 효과가 감소하고 따라서 에치량을 증대하기 위하여 수소의 희석비를 높여야 한다. 상온에서의 증착의 경우 희석비가 99% 까지 이르게 되는데 높은 결정화도를 기대하기 어렵다.As mentioned earlier, the Journal of Applied Physics (October 1, 1999-Volume 86,
본 발명에서는 위와 같은 수소를 포함한 타 에칭 가스(Cl, F 계열)에 의한 에치 효과에 의존하지 않으면서도 결정 실리콘 박막을 형성하는 것으로서, 도 4a, 4b, 4c에 비교 실험 결과를 보인 라만 분석 그래프이다.In the present invention, a crystalline silicon thin film is formed without depending on the etch effect by other etching gas (Cl, F series) containing hydrogen as described above, which is a Raman analysis graph showing the comparative experiment results in FIGS. 4A, 4B, and 4C. .
도 4a는 수소 가스없이 SiH4 가스와 Ar 가스를 이용해 얻어진 실리콘 박막의 라만 피이크를 보인다. 도 4b는 역시 수소 가스 없이 SiH4 소스 가스와 He 수송 가스을 이용해 얻어진 실리콘 박막의 라만 피이크를 보인다. 도 4a와 도 4b에 나타내 보인 바와 같이 480nm 가까이에서 a-Si 피이크가 나타나고 520nm 근방에서 c-Si (crystallin Si)이 나타난다. 그런데, 도 4c는 2.00 E+11 cm-3 보다 낮은 플라즈마 밀도에서 증착된 실리콘 박막의 라만 피이크를 보인다. 도시된 바와 같이 유일하게 480nm 근방에서 a-Si의 피이크가 나타난다.4A shows the Raman peak of a silicon thin film obtained using SiH 4 gas and Ar gas without hydrogen gas. 4b shows Raman peaks of a silicon thin film obtained using SiH 4 source gas and He transport gas without hydrogen gas as well. As shown in FIGS. 4A and 4B, a-Si peaks appear near 480 nm and c-Si (crystallin Si) appears near 520 nm. However, FIG. 4C shows the Raman peak of a silicon thin film deposited at a plasma density lower than 2.00 E + 11 cm −3 . As shown, only a peak of a-Si appears around 480 nm.
위의 결과를 통해서 수소가 에쳔트로 포함된 종래의 방법의 경우 특정치이하의 플라즈마 밀도에서 수소 가스가 포함되어 있음에도 결정질 실리콘을 형성하지 못하였고, 반면에 본 발명에 따르면 수소 가스 없이도 특정치 이상의 플라즈마 밀도에서 결정실 실리콘을 형성할 수 있음을 알 수 있다.According to the above results, in the conventional method in which hydrogen is included as an etchant, crystalline silicon was not formed even though hydrogen gas was included at a plasma density below a certain value. It can be seen that the crystal chamber silicon can be formed in density.
도 5a는 본 발명에 의해 실제 제작된 c-Si 박막의 SEM 이미지이며, 도 5b는 TEM 이미지이다. 도 5a, 5b에 도시된 바와 같은 c-Si 박막의 증착 조건은 아래와 같다.Figure 5a is an SEM image of the c-Si thin film actually produced by the present invention, Figure 5b is a TEM image. Deposition conditions of the c-Si thin film as shown in Figure 5a, 5b is as follows.
출력 : 1 kWOutput: 1 kW
기판 : 직경 8 " 웨이퍼Substrate:
압력 : 30 mtorrPressure: 30 mtorr
SiH4/He : 2/20 sccmSiH4 / He: 2/20 sccm
플라즈마 밀도 : 2.9 e+11 cm-3 Plasma Density: 2.9 e + 11 cm -3
도 6a와 도 6b는 발명 및 종래의 고온 PECVD 법에 의해 제조된 폭/길이가 20/20 (㎛) 인 활성층을 갖는 박막 트랜지스터의 전기적 특성(드레인 전압 Vd=0.1 V)을 비교해 보이는 그래프이다.6A and 6B are graphs comparing the electrical characteristics (drain voltage Vd = 0.1 V) of a thin film transistor having an active layer having a width / length of 20/20 (µm) manufactured by the invention and the conventional high temperature PECVD method.
위의 결과를 통해서 본 발명에 따르면 양질의 c-Si 박막과 이를 이용한 박막 트랜지스터를 얻을 수 있게 됨을 알 수 있다.According to the above results, it can be seen that according to the present invention, a high-quality c-Si thin film and a thin film transistor using the same can be obtained.
이러한 본 발명은 특정 밀도 이상의 플라즈마에 의해 수소나 다른 에쳔트의 등의 도움이 없이 양질의 c-Si 박막과 이를 이용하는 박막 트랜지스터를 제조할 수 있다. 그러나, 어떠한 경우 본 발명에서 정의하는 특정치 이상의 플라즈밀도에 의해 실리콘 박막을 제조할 때에 수소가 결정화를 돕는 보조 물질로서 포함될 수 도 있을 것이다.The present invention can produce a high-quality c-Si thin film and a thin film transistor using the same without the help of hydrogen or other etchant by the plasma of a specific density or more. However, in some cases, hydrogen may be included as an auxiliary material to aid in crystallization when producing a silicon thin film by a plasma density of a certain value or more defined in the present invention.
이러한 본 발명은 실리콘을 기반으로 하는 반도체 소자, 특히 전계에 의해 활성층에 채널을 형성하는 어떠한 소자에도 적용 가능하다. 가장 널리 사용될수 있는 분야는 박막 트랜지스터이며, 따라서 대표적인 타겟 제품은 평판 디스플레이 소자이다.This invention is applicable to semiconductor devices based on silicon, in particular any device for forming channels in the active layer by an electric field. The most widely used field is a thin film transistor, and thus a representative target product is a flat panel display device.
이러한 본원 발명의 이해를 돕기 위하여 몇몇의 모범적인 실시예가 설명되고 첨부된 도면에 도시되었으나, 이러한 실시예들은 단지 넓은 발명을 예시하고 이를 제한하지 않는다는 점이 이해되어야 할 것이며, 그리고 본 발명은 도시되고 설명된 구조와 배열에 국한되지 않는다는 점이 이해되어야 할 것이며, 이는 다양한 다른 수정이 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일어날 수 있기 때문이다.While some exemplary embodiments have been described and illustrated in the accompanying drawings in order to facilitate understanding of the present invention, it should be understood that these embodiments merely illustrate the broad invention and do not limit it, and the invention is illustrated and described. It is to be understood that the invention is not limited to structured arrangements and arrangements, as various other modifications may occur to those skilled in the art.
도 1은 본 발명의 다결정 실리콘 박막 증착 방법을 설명하는 도면이다.1 is a view for explaining the polycrystalline silicon thin film deposition method of the present invention.
도 2a는 본 발명에 의해 제조된 탑게이트 박막 트랜지스터의 개략적 단면도이다.2A is a schematic cross-sectional view of a top gate thin film transistor manufactured by the present invention.
도 2b은 본 발명에 의해 제조된 바텀게이트 박막 트랜지스터의 개략적 단면도이다.2B is a schematic cross-sectional view of a bottom gate thin film transistor manufactured by the present invention.
도 3은 본 발명에 의한 제조방법과 종래 방법에 의한 실리콘 박막의 결정화도 차이를 보이는 그래프이다.Figure 3 is a graph showing the difference in crystallinity of the silicon thin film according to the production method and the conventional method according to the present invention.
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 의해 제조된 실리콘 박막의 결정 형성 여부를 보이는 라만 피이크를 보인다.4A and 4B show Raman peaks showing whether crystals of a silicon thin film manufactured by the present invention are formed.
도 4c는 종래 기술에 의해 제조된 실리콘 박막의 결정 형성 여부를 보이는 라만 피이크를 보인다.Figure 4c shows a Raman peak showing the crystal formation of the silicon thin film prepared by the prior art.
도 5a는 본 발명에 의해 실제 제작된 실리콘 박막의 SEM 이미지이며, 도 5b는 TEM 이미지이다. 5A is an SEM image of a silicon thin film actually manufactured by the present invention, and FIG. 5B is a TEM image.
도 6a와 도 6b는 발명 및 종래의 고온 PECVD 법에 의해 제조된 폭/길이가 20/20 (㎛) 인 활성층을 갖는 박막 트랜지스터의 전기적 특성(드레인 전압 Vd=0.1 V)을 비교해 보이는 그래프이다.6A and 6B are graphs comparing the electrical characteristics (drain voltage Vd = 0.1 V) of a thin film transistor having an active layer having a width / length of 20/20 (µm) manufactured by the invention and the conventional high temperature PECVD method.
Claims (6)
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2007
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