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JP3684909B2 - Thin film transistor manufacturing method - Google Patents
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子回路等に用いられる半導体薄膜トランジスタ、液晶表示装置の表示画素および液晶駆動回路の構成として利用されるMOS型の構造を有する薄膜トランジスタの作成方法及びその作成方法により作成された薄膜トランジスタに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来MOS型の構造を有する薄膜トランジスタは液晶表示装置の画素電極および液晶駆動回路などに広く用いられている。そのMOS型の構造を有する薄膜トランジスタは半導体能動層の膜の原子配列構造の違いから、アモルファス薄膜トランジスタ、多結晶薄膜トランジスタに分類される。前者は原子配列の長距離的な秩序を持たない、いわゆるアモルファス半導体を能動層に用いる。現在市場ではアモルファス半導体材料としてはシリコンと水素からなる、アモルファスSi:Hを用いたものが主流である。しかしながらアモルファス半導体を用いているため半導体能動層の電気的な特性、たとえば易動度などは低く、高速スイッチング速度、比較的大きな電流が必要な用途には不向きで、一般には液晶表示体の画素液晶の駆動に用いられている。また後者は、複数の結晶領域からなる多結晶半導体膜を半導体能動層に用いる。現在はシリコンを用いたのもが主流である。こちらは粒界部を除いては結晶性が高いため、半導体能動層の電気的な特性、たとえば易動度などは比較的高く、液晶画素駆動はもとより、高速スイッチングや大電流用途に用いることができる。多結晶半導体膜を用いたものは更にその多結晶化の過程及び界面形成過程で比較的高いプロセス温度を用いるか、比較的低いプロセス温度を用いるかによってわけられる。通常前者は高温プロセス薄膜トランジスタ、後者を低温プロセス薄膜トランジスタと称する。高温プロセスではその多結晶化過程に高温の炉内での半導体膜の固相成長を用い、界面形成過程では基本的にはLSIなどの界面形成工程に用いられている熱酸化過程を用いる。また低温プロセス薄膜トランジスタではその多結晶化過程にレーザー照射による溶融凝固過程を、界面形成は結晶化した半導体膜上に直接ゲート絶縁膜を形成することにより行われる。
【0003】
アモルファスシリコンを用いた薄膜トランジスタの構造は図3に示すように多くはボトムゲート方式と呼ばれる構造をとっている。この方式の構造的な特徴はソースとドレインの間を流れる電流を制御するゲート電極が基板上にあり、その上にゲート絶縁膜、能動層となるアモルファス半導体層がある。一方多結晶シリコンを用いた薄膜トランジスタの構造は図4に示すようにトップゲート構造が主流である。この方式の構造的な特徴は基板の上に絶縁体からなる下地層を形成し、その上に能動層となる半導体層があり、ゲート絶縁膜、ゲートの順に形成されている。
【0004】
一般にこれらのMOS型構造を持つ薄膜トランジスタはMOS界面が非常に重要で、薄膜トランジスタの性能を発揮するためには清浄な界面が望まれる。しかしながら、アモルファス薄膜トランジスタや低温プロセス薄膜トランジスタでは、能動層上にゲート絶縁膜を堆積するものあるいは逆にゲート絶縁膜上に能動層を形成するために、プロセスの途中で界面が必ずしも清浄に保たれていない。つまり、能動層作成過程とゲート絶縁膜形成過程が別の工程で装置がことなるため、その移行過程で界面の清浄性が大きく損なわれる。また高温プロセス薄膜トランジスタにおいてはLSIなどに用いられている熱酸化工程を用いているので清浄な界面形成が行われるが、非常な高温(900℃以上)を用いるため基板材料に耐熱性が求められる。現状では石英ガラス基板が広く用いられているが、ガラスなどに比べて大きな面積を持つ基板の作成が困難で、大きな基板を用いる場合コストが非常に高い。そのため大面積に低いコストで多くの薄膜トランジスタを形成するためには、アモルファス半導体薄膜トランジスタや低温プロセス薄膜トランジスタが適しているので広く用いられており、また研究開発も精力的に行われている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらアモルファス薄膜トランジスタや低温プロセス薄膜トランジスタは先に述べたように界面の清浄性に問題があり、薄膜トランジスタの特性向上を困難にしている。そこでいくつかの試みがなされている。その試みとして、能動層となる半導体層の表面をECRやRFプラズマで活性化した酸素プラズマあるいはオゾンなどで極薄く酸化し清浄界面を形成する。この状態ではゲート酸化膜の厚みがまだ非常に薄いので、さらに別の方法でゲート酸化膜を所望の膜厚まで追加堆積する。酸化膜堆積方法としてはたとえばRFプラズマにTEOS等により、別の装置で行われている。
【0006】
このようにすることにより、半導体能動層の表面ではなく、その内部に界面を形成できるので、熱酸化膜による界面形成と同様の工程となり、清浄界面が実現できる。但し、アモルファス薄膜トランジスタでは構造が従来のボトムゲート型ではなく、トップゲート型構造になる。さらに前記のように折角能動層となる半導体層の表面をECRで活性化した酸素プラズマあるいはオゾンなどで極薄く酸化し、清浄界面を形成しても、所望の膜厚を得るために別の装置に移すことが必要である。その際、装置外の不純物あるいは水分を含む雰囲気にふれることにより、ごく薄く形成されたゲート絶縁膜表面に素子動作に影響を与えるような不都合な状態を作り出してしまう。またこの時に何らかのイオンが導入された場合、素子が動作している際に可動イオンとなり、素子動作を不安定にする。
【0007】
また別の問題として複数の装置を用いることにより、装置コスト、プロセス時間、プロセスの煩雑化の問題がある。
【0008】
そこで本発明は上述の課題を鑑み、一つの装置内で界面形成工程とゲート絶縁膜形成工程を行うことにより、第一層目のゲート絶縁膜と第2層目のゲート絶縁膜の界面の汚染を無くし、清浄界面をもつ特性の優れた薄膜トランジスタを提供することを目的とする。さらにプロセス時間、工程の複雑さをなくす、優れた特性の薄膜トランジスタを製造する方法を提供する。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明の薄膜トランジスタ作成方法は、MOS型の構造を有する半導体薄膜トランジスタの作成において、半導体薄膜上へのMOS界面形成工程、ゲート酸化膜形成工程を同一装置内で連続的に行い、前記MOS界面形成工程においては、不活性ガスで希釈した酸素雰囲気中においてプラズマのエネルギーを利用した酸化方法を用いることを特徴とする。ここでMOS型構造とは金属―酸化物―半導体(Metal-Oxide-Semiconductor)という構成を持っている構造のことをいう。またMOS界面形成工程とはMOS型デバイスの半導体―酸化物の界面を作成する工程を言う。ゲート酸化膜形成工程とはMOS界面形成工程で形成されたMOS界面上の薄い酸化膜の上に所望の厚みにゲート酸化膜を形成する工程を言う。ここで半導体薄膜はGe、Siなどの半導体で形成した膜である。またゲート酸化膜としては前記半導体物質と他の元素を化合したもので、たとえば二酸化珪素、窒化珪素などである。
【0010】
また上記課題を解決するために、上記薄膜トランジスタ作成方法において、MOS界面形成工程が、プラズマのエネルギーを利用した酸化方法を用いることを特徴とする。ここでプラズマのエネルギーを利用した酸化方法とは、RFプラズマCVD装置、ECRプラズマCVD装置をなどである。
【0011】
また上記課題を解決するために、上記薄膜トランジスタ作成方法において、MOS界面形成工程がRFプラズマ酸化方法で有ることを特徴とする。
【0012】
また上記課題を解決するために、上記薄膜トランジスタ作成方法において、ゲート絶縁膜形成工程がプラズマのエネルギーを利用した酸化膜形成工程であることを特徴とする。
【0013】
また上記課題を解決するために、上記薄膜トランジスタ作成方法において、ゲート絶縁膜形成工程がRFプラズマを用いた化学的気相成長方法による酸化膜形成工程であることを特徴とするまた上記課題を解決するために、上記薄膜トランジスタ作成方法において、半導体上へのMOS界面形成工程が、RFプラズマ酸化方法で、ゲート絶縁膜形成工程がプラズマのエネルギーを利用した酸化膜形成工程であることを特徴とする。
【0014】
上記課題を解決するために、上記薄膜トランジスタ作成方法において、半導体上へのMOS界面形成工程が、プラズマのエネルギーを利用した酸化方法で、ゲート絶縁膜形成工程がRFプラズマを用いた化学的気相成長方法による酸化膜形成工程であることを特徴とする。
【0015】
さらに上記課題を解決するために請求項8は請求項1〜7に記載の作成方法をその工程の一部に含むことを特徴とする。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の一例を図面に基づいて詳述する。
【0017】
まず従来の工程について図5を用いて説明する。
【0018】
まず基板上に下地保護膜、非結晶性半導体膜を形成する。結晶化を目的とする半導体膜の材料としては、シリコン(Si)、ゲルマニウム(Ge)、テルル(Te)、セレン(Se)等の材料があるが、本実施例では現在研究開発が一番勢力的に進められているSiを用いた。この一連の形成方法について説明する。
【0019】
(下地保護膜層形成)
図5において、400℃に加熱した基板30に、下地保護層20としてシリコン酸化膜をTEOSを原料としてプラズマアシストによる化学的気相成長法(以降PECVD法と称する)により250nm堆積する。
【0020】
(非結晶性半導体膜形成工程)
続いて、非晶質半導体膜510を形成する。LPCVD法でジシラン(Si)を原料ガスとして堆積を行う。
【0021】
結晶化にはKrFエキシマレーザービーム(波長248nm)を断面が台形状のパワー分布をもつラインビームなどを用いる。
【0022】
結晶化は上記台形ビームをビーム長手方向と垂直な方向に照射が部分的に重なるようにビームをずらしながら行い基板上の能動層全体を結晶化する。以上のようにして能動層が形成される(図5(B))。
【0023】
次に多結晶層シリコン膜をフォトリソグラフィー技術を用いてパターニングし、後にTFTの能動層となる半導体層をアイランド状511に形成する(図5(C))。この後に表面洗浄を行うが、汚染は十分除去されずに残ってしまう。これに引き続く形でゲート絶縁膜形成が行われる。
【0024】
引き続いてゲート電極70となる薄膜をPVD法またはCVD法で作製され(図5(D))、ゲート電極パターニングの後、多結晶性半導体膜511に不純物イオン注入を行いソース領域511とドレイン領域512を形成する(図5(D))。
【0025】
次に層間絶縁膜580をCVD法で形成し(5(E))、最後にソースドレイン上に配線用のコンタクトホール61を開孔し、ソースドレインを取り出し電極5と配線をPVD法やCVD法等形成して薄膜トランジスタが完成する(図5(E))。
【0026】
(第一の実施形態)
本実施の形態では低温多結晶シリコン薄膜トランジスタを例として説明する。しかしながら本発明はアモルファスシリコン薄膜トランジスタにも適用できる。
【0027】
本発明はMOS型構造を持つ薄膜トランジスタの作成に関する全工程中の一部分、界面形成工程とゲート絶縁膜形成工程に関するものである。そこでまず本発明を適用する工程の前までについて説明する。
【0028】
(下地保護膜層形成工程)
図1において、400℃に加熱した基板30に、下地保護層20としてシリコン酸化膜をTEOSを原料としてプラズマアシストによる化学的気相成長法(以降PECVD法と称する)により250nm堆積する。堆積はECR-CVD法、あるいはモノシラン(SiH4)と酸素ガスを原料ガスとした常圧化学的堆積法(以降APCVD法と称する)でもあるいはスパッター法でも特に問題は無い。
【0029】
下地保護層としてはシリコン酸化膜に限らず、窒化シリコンその他の膜でもかまわない。本発明は用途に応じて様々な基板を用いることができる。例えば、液晶表示装置では、可視光領域の光が透過できる必要があり透明な基板が望まれる。またプロセス途中に400℃から500℃という比較的高い温度に置かれるため耐熱性も要求される。このようなものとして、石英ガラス、コーニング7059、日本電気ガラスOA−2等の耐熱ガラスが上げられる。また電子回路などの用途では、透明である必要がなくなるので単結晶Si基板等も用いることができる。
【0030】
(能動層半導体膜形成工程及びパターニング工程)
続いて非晶質半導体膜10を形成する。この層が後に多結晶化されて能動層となる。本実施の形態では、低圧化学的気相成長法(以降LPCVD法と称する)でジシラン(Si2H6)を原料ガスとして堆積を行った。先ず下地層まで堆積した基板を堆積炉の基板ホルダーにセットし、反応室の温度を250℃一定にし、平衡状態になるまで待つ。その後ターボ分子ポンプで炉内を排気後、基板を均一に成膜温度425℃までゆっくり昇温する。昇温開始10分後から、純度99.9999%の窒素ガスを300SCCMの流量で流す。基板が成膜温度に達したところで、窒素ガス導入を停止し、原料ガスのジシラン(Si2H6)200SCCMと希釈用のヘリウムガス(純度99.9999以上)1000SCCMを導入し、非晶質半導体層の成膜をおこなう。所望の膜厚に達したところで成膜を止める。本実施例では、膜厚を50nmとして作成した。続いて先程と同様に200SCCMで窒素ガスを導入し、基板を300℃まで冷やすと同時に残ったジシランガスを十分置換した後、内部圧力を大気圧にした後、基板を取り出す。なお、非晶質半導体膜の堆積方法は他にAPCVD法やPECVD法、スパッタ法でも形成してもよい。PECVD法ではモノシランなどを原材料として基板温度が100℃から500℃程度で堆積可能である。またスパッタ法では基板温度を室温から400℃程度で堆積可能である。また非晶質半導体でなくとも、上記の方法などではじめから多結晶化あるいは微結晶化した膜でもよい。
【0031】
次に非晶質層の結晶化について説明する。なお以下の工程は、前工程で十分な特性をもつ多結晶膜が形成されている場合は省略することができる。
【0032】
結晶化にはKrFエキシマレーザービーム(波長248nm)を断面が台形状のパワー分布をもつラインビームを用いた(以降台形ビームと称する)。フラット部の幅が300μm、両側のなだらかにパワーが降下する部分は50μmのものを用いた。ラインの長さ方向は基板幅程度の40cmとした。なお断面形状は台形に限らず、ガウシアンなどでもよく、更にラインビームではなく、矩形のスポット状のビームでも結晶化に都合のよいビームならばなんでも構わない。またレーザーに関してはXeClエキシマーレーザー、Nd-YAGレーザー、Arレーザー、Co2レーザー、He−Neレーザー、GaAs系やGaN系の半導体レーザーなどでも構わないが、耐熱性の低いガラス基板を用いる場合は、エキシマーレーザー、Nd-YAGレーザー、半導体レーザーのような時間的に非常に短いパルス発振ができるレーザーが望ましい。
【0033】
結晶化は上記台形ビームをビーム長手方向と垂直な方向に照射が部分的に重なるようにビームをずらしながら行う。本発明の実施形態では前記台形ビームを用いて、移動距離15μmごと(以降移動ピッチと称する)に1回パルス発振を行い、基板前面の結晶化を行った。パワーについては本発明の実施形態では、400mJ/cm2のパワー強度で行ったものが一番特性がよかったので、このパワーを最適結晶化パワーとして結晶化した能動層を使ったが、非晶質膜の堆積条件などでこの最適パワー、移動ピッチは変わってくるが、本発明はどの場合も適用できる。以上のようにして能動層が形成される(図1(B))。
【0034】
次に多結晶層シリコン膜をフォトリソグラフィー技術を用いてパターニングし、後にTFTの能動層となる半導体層をアイランド状10に形成する(図1(C))。
【0035】
(MOS界面形成工程)
以下の本発明に関わるMOS界面形成工程について詳しく述べる。
【0036】
本実施の形態では、RFプラズマによる能動層直接酸化による界面形成を行っている。
【0037】
まず、図2に基づいてRFプラズマ装置について述べる。
【0038】
図中201はRFプラズマ装置のチャンバーであり、排気孔202を通じて排気系に接続されている。チャンバーの底部には陽極を兼用する基板204を置くための試料台203がある。試料台は基板を加熱するための加熱機構を持っている。試料台に対向するようにチャンバー上部に陰極を兼ねるシャワーヘッド205が設けられている。シャワーヘッドには複数の孔206が設けられており、反対の側の外部からガス供給孔207よりガスの供給を受けチャンバー内に原料ガスを導入できるようになっている。導入管にはRF電源209が接続されており、チャンバー内にRF帯域の電界を印加できるようになっている。
【0039】
前工程が終了した後、H2SO4とH2O2を10:1で混合し95℃に加熱した溶液に基板を15分浸し、洗浄を行う。次にHFとH2Oを1:30で混合した溶液に30秒浸し、能動層表面の酸化膜を除去する。さらにHClとH2O2とH2Oを1:1:5で混合した溶液を75℃に加熱した中に10分間浸し、能動層を洗浄する。
【0040】
洗浄の終了した基板をRFプラズマ装置の試料台に固定する。このRFプラズマ装置にガス供給孔7より不活性ガスに酸素を混ぜたガス(以降希釈酸素ガスと称す)を導入し、能動層の酸化を行いMOS界面を形成する。本発明の実施の形態では、不活性ガスとしてArまたはHeを用いた。
【0041】
まず基板加熱機構により基板を400℃に加熱し、ガス供給孔よりHeと酸素の流量をそれぞれ5000SCCM、100SSM(酸素ガス導入量2%)で希釈酸素ガスをチャンバー内に導入し、排気孔側で排気流量を調整し、チャンバー内の圧力を1Torrとした。そこでRF電界(投入電力1W/cm2)を10分間印加し、ラジカル酸素を発生し、能動層の表面を酸化し、MOS界面の形成を行った。不活性ガスとしてArを用いた場合も流量、圧力は同じである。これにより能動層表面に61オングストロームのシリコン酸化膜13とMOS界面12が形成された(図1(D))。なお、この工程の条件としては以下の範囲でも本発明は同様の効果がある。
【0042】
希釈ガス:He、Ne、Ar、Kr、Xe、N2
酸素導入量:1%から15%
RFパワー:0.1から1.5W/cm2
基板温度:20℃から600℃
圧力:100から4000mTorr
(ゲート絶縁膜形成工程)
次にゲート絶縁膜形成を行う(図1(E))。
【0043】
前工程でMOS界面形成の終了した後、希釈ガスの導入を中止し、チャンバー内部を排気し、圧力を0.6Torrまで下げ、約10分間保つ。その間に試料台の基板温度を400℃で保つ。
【0044】
続いてRF電界780Wを印加しながらガス供給孔よりシリコン酸化膜の原料ガス、TEOS(Si−(O−CH−CH)と酸素を流量をそれぞれ4200SCCM、140SSMでチャンバー内に導入し、排気孔側で排気流量を調整し、チャンバー内の圧力を0.6Torrとした。 この状態でゲート絶縁膜の総厚みが1200オングストロームになるまでゲート酸化膜を堆積することによりゲート絶縁膜14が完成する。
【0045】
(以降の工程)
引き続いてゲート電極70となる薄膜をPVD法またはCVD法で作製する。通常はゲート電極とゲート配線は同一材料で同一工程で作られるので350℃程度の温度に対しで安定であることが必要である。本例では膜厚が600nmのタンタル薄膜をスパッタ法により形成する。タンタル薄膜を形成する際の基板温度は180℃、スパッタガスとしては窒素ガスを6から7%含むアルゴンガスを用いる。ゲート電極パターニングの後、能動層半導体膜に不純物イオン注入を行いソース領域15とドレイン領域17を形成する。この時ゲート電極70がマスクとなり、自己整合構造となる。本発明はソース領域やドレイン領域よりもイオン打ち込み濃度が低い領域をチャネル部とドレイン部の間にもうける構造、いわゆるLightly Doped Drainであっても適用できる。イオン・ドーピング法のガスとしては水素希釈された濃度0.1%から10%程度のホスフィン(PH3)やジボラン(B2H6)等の注入不純物元素の水素化物を用いる。本実施例ではイオン・ドーピング装置を用い、水素中に希釈されたホスフィン(PH3)を加速電圧100keVで注入する。注入量は1×1016cmー2である。
【0046】
次に層間絶縁膜18をCVD法或はPVD法で形成する(図1(H))。本実施例ではTEOS(Si−(O−CH−CH)と酸素及びHOを原料ガス、アルゴンを希釈ガスとして基板温度300℃で500nm形成する。この後注入された不純物イオンを活性化するためと、層間絶縁膜の稠密化のために、温度を300℃以上に上げ、数十分から数時間熱処理をおこなう。不純物活性化を行う目的は以下の理由からである。打ち込まれた不純物は格子位置にいるシリコン原子と入れ代わるらないとキャリアを発生できない。打ち込まれたばかりの不純物の多くはシリコン格子間等に入ってしまう。そこでシリコンの格子位置に打ち込んだ不純物原子をきちんと置き、有効に伝導キャリアを発生するためにこの処理をおこなうのである。また通常ゲート絶縁膜と層間絶縁膜では膜質がことなり、ソースやドレインと外部との電気的な接続をとるために形成する、いわゆるコンタクトホールを開孔する際に、エッチング速度がことなり、コンタクトホールの形状が下方程広い逆テーパー形状になったり、庇が形成され、電気的な接続が不十分になるような不良が発生してしまう。それを防ぐために層間絶縁膜の密度を上げる必要がある。本例では露点が80℃の水蒸気を含んだ酸素雰囲気1気圧下にて300℃1時間の熱処理を施した。水蒸気を露点で35℃から100℃程度含んだ酸素含有気体(酸素濃度25%から100%)が好ましい)雰囲気下で圧力0.5気圧から1.5気圧程度として温度100℃から400℃程度の温度で30分から6時間程度行うと、ゲート絶縁膜や層間絶縁膜の膜質改善が進む、エッチング速度が近くなり、前記の問題もなくなる、あるいは緩和される。
【0047】
最後にソースドレイン上に配線用のコンタクトホール61を開孔し、ソースドレインを取り出し、電極と配線をPVD法やCVD法等で形成してTFTが完成する。
【0048】
作成したTFTについて基本特性及び信頼性を見るために、BT試験を試みた。温度150℃で、Vds=5V、Vgs=18VのDCを印加し続けたときのIds-Vgs特性の変化を測定した。測定時間は60分。図5に本発明による薄膜トランジスタの測定例、図7に従来技術による測定例を示す。明らかに劣化が従来例に比べて少ない。また初期特性も本発明による薄膜トランジスタの方が優れている。その点を比較するために、通常のC-V評価法による界面準位の測定を試みた。それによると、本発明では、2×1011[cm-2・eV-1]であり、従来例では1×10 2[cm-2・eV-1]で明らかに前者の方が界面準位が低く特性が優れていることがわかる。
【0049】
これらの結果からもわかるように、本発明によれば初期特性および信頼性にすぐれたTFTが得られる。
【0050】
(発明の実施形態2)
本実施の形態では低温多結晶シリコン薄膜トランジスタを例として説明する。しかしながら本発明はアモルファスシリコン薄膜トランジスタにも適用できる。
【0051】
本発明はMOS型構造を持つ薄膜トランジスタの作成に関する全工程中の一部分、界面形成工程とゲート絶縁膜形成工程に関するものである。そこでまず本発明を適用する工程の前までについて説明する。
【0052】
(下地保護膜層形成工程)
図3において、400℃に加熱した基板310に、下地保護層320としてシリコン酸化膜をTEOSを原料としてプラズマアシストによる化学的気相成長法(以降PECVD法と称する)により250nm堆積する。堆積はECR-CVD法、あるいはモノシラン(SiH4)と酸素ガスを原料ガスとした常圧化学的堆積法(以降APCVD法と称する)でもあるいはスパッター法でも特に問題は無い。
【0053】
下地保護層としてはシリコン酸化膜に限らず、窒化シリコンその他の膜でもかまわない。本発明は用途に応じて様々な基板を用いることができる。例えば、液晶表示装置では、可視光領域の光が透過できる必要があり透明な基板が望まれる。またプロセス途中に400℃から500℃という比較的高い温度に置かれるため耐熱性も要求される。このようなものとして、石英ガラス、コーニング7059、日本電気ガラスOA−2等の耐熱ガラスが上げられる。また電子回路などの用途では、透明である必要がなくなるので単結晶Si基板等も用いることができる。
【0054】
(能動層半導体膜形成工程及びパターニング工程)
続いて非晶質半導体膜330を形成する。この層が後に多結晶化されて能動層となる。本実施の形態では、低圧化学的気相成長法(以降LPCVD法と称する)でジシラン(Si2H6)を原料ガスとして堆積を行った。先ず基板310を堆積炉の基板ホルダーにセットし、反応室の温度を250℃一定にし、平衡状態になるまで待つ。その後ターボ分子ポンプで炉内を排気後、基板を均一に成膜温度425℃までゆっくり昇温する。昇温開始10分後から、純度99.9999%の窒素ガスを300SCCMの流量で流す。基板が成膜温度に達したところで、窒素ガス導入を停止し、原料ガスのジシラン(Si2H6)200SCCMと希釈用のヘリウムガス(純度99.9999以上)1000SCCMを導入し、半導体層の成膜をおこなう。所望の膜厚に達したところで成膜を止める。本実施例では、膜厚を50nmとして作成した。続いて先程と同様に200SCCMで窒素ガスを導入し、基板を300℃まで冷やすと同時に残ったジシランガスを十分置換した後、内部圧力を大気圧にした後、基板を取り出す。なお、非晶質半導体膜の堆積方法は他にAPCVD法やPECVD法、スパッタ法でも形成してもよい。PECVD法ではモノシランなどを原材料として基板温度が100℃から500℃程度で堆積可能である。またスパッタ法では基板温度を室温から400℃程度で堆積可能である。また非晶質半導体でなくとも、上記の方法などではじめから多結晶化あるいは微結晶化した膜でもよい。
【0055】
次に非晶質層の結晶化について説明する。なお以下の工程は、前工程で十分な特性をもつ多結晶膜が形成されている場合は省略することができる。
【0056】
結晶化にはKrFエキシマレーザービーム(波長248nm)を断面が台形状のパワー分布をもつラインビームを用いた(以降台形ビームと称する)。フラット部の幅が300μm、両側のなだらかにパワーが降下する部分は50μmのものを用いた。ラインの長さ方向は基板幅程度の40cmとした。なお断面形状は台形に限らず、ガウシアンなどでもよく、更にラインビームではなく、矩形のスポット状のビームでも結晶化に都合のよいビームならばなんでも構わない。またレーザーに関してはXeClエキシマーレーザー、Nd-YAGレーザー、Arレーザー、Co2レーザー、He−Neレーザー、GaAs系やGaN系の半導体レーザーなどでも構わないが、耐熱性の低いガラス基板を用いる場合は、エキシマーレーザー、Nd-YAGレーザー、半導体レーザーのような時間的に非常に短いパルス発振ができるレーザーが望ましい。
【0057】
結晶化は上記台形ビームをビーム長手方向と垂直な方向に照射が部分的に重なるようにビームをずらしながら行う。本発明の実施形態では前記台形ビームを用いて、移動距離15μmごと(以降移動ピッチと称する)に1回パルス発振を行い、基板前面の結晶化を行った。パワーについては本発明の実施形態では、400mJ/cm2のパワー強度で行ったものが一番特性がよかったので、このパワーを最適結晶化パワーとして結晶化した能動層を使ったが、非晶質膜の堆積条件などでこの最適パワー、移動ピッチは変わってくるが、本発明はどの場合も適用できる。以上のようにして能動層が形成される。
【0058】
次に多結晶層シリコン膜をフォトリソグラフィー技術を用いてパターニングし、後にTFTの能動層となる半導体層をアイランド状に形成する(図3(C))。
【0059】
(MOS界面形成工程)
以下の本発明に関わるMOS界面形成工程について詳しく述べる。
【0060】
本実施の形態では、ECRプラズマによる能動層直接酸化による界面形成を行っている。
【0061】
まず、 ECRプラズマ装置について述べる。その基本的な構造と動作を第4図を用いて説明する。
【0062】
ECRプラズマ装置は大きく、プラズマ発生室401と反応室402からなる。反応室下方部に試料台403がありその上に基板404を置く。試料台には基板加熱機構が具備されており基板加熱ができるようになっている。また反応室周囲壁の上部にはガス導入孔405がある。また底部は排気系に接続されている。さらに上部はプラズマ発生室に接続されていて、そこからプラズマを導入する。プラズマ発生室は大きな磁場印加用コイル406に囲まれ、上部は導波路408と接続されていてプラズマ励起用のマイクロ波が導入される。さらにガス導入孔407も設けられている。
【0063】
前工程が終了した後、H2SO4とH2O2を10:1で混合し95℃に加熱した溶液に基板を15分浸し、洗浄を行う。次にHFとH2Oを1:30で混合した溶液に30秒浸し、能動層表面の酸化膜を除去する。さらにHClとH2O2とH2Oを1:1:5で混合した溶液を75℃に加熱した中に10分間浸し、能動層を洗浄する。
【0064】
洗浄の終了した基板をECRプラズマ装置の試料台に固定する。このECRプラズマ装置にガス供給孔407より不活性ガスに酸素を混ぜたガス(以降希釈酸素ガスと称す)を導入し、能動層の酸化を行いMOS界面を形成する。本発明の実施の形態では、不活性ガスとしてArまたはHeを用いた。
【0065】
まず基板加熱機構により基板を400℃に加熱し、ガス供給孔よりHeと酸素の流量をそれぞれ500SCCM、2.5SSM(酸素ガス導入量2%)で希釈酸素ガスをチャンバー内に導入し、排気孔側で排気流量を調整し、チャンバー内の圧力を1Torrとした。そこでマイクロ波を100Wで導入しラジカル酸素を発生し、能動層の表面を酸化しMOS界面の形成を行った。不活性ガスとしてArを用いた場合も流量、圧力は同じである。これにより能動層表面にシリコン酸化膜313とMOS界面312が形成された(図3(D))。なお、この工程の条件としては前記条件以外でも本発明は有効である。
【0066】
(ゲート絶縁膜形成工程)
次にゲート絶縁膜形成を行う。
【0067】
前工程でMOS界面形成の終了した後、希釈ガスの導入を中止し、チャンバー内部を十分排気した後、約10分間保つ。その間に試料台の基板温度を400℃で保つ。
【0068】
続いてマイクロ波を500Wを印加しながらガス供給孔407よりシリコン酸化膜の原料ガス、SiH4と酸素をチャンバー内に導入し、排気孔側で排気流量を調整し、チャンバー内の圧力を1Torrとした。 この状態でゲート絶縁膜の総厚みが1200オングストロームになるまでゲート酸化膜を堆積することによりゲート絶縁膜が完成する。
【0069】
(以降の工程)
引き続いてゲート電極となる薄膜をPVD法またはCVD法で作製する。通常はゲート電極とゲート配線は同一材料で同一工程で作られるので350℃程度の温度に対しで安定であることが必要である。本例では膜厚が600nmのタンタル薄膜をスパッタ法により形成する。タンタル薄膜を形成する際の基板温度は180℃、スパッタガスとしては窒素ガスを6から7%含むアルゴンガスを用いる。ゲート電極パターニングの後、能動層半導体膜に不純物イオン注入を行いソース領域とドレイン領域を形成する。この時ゲート電極がマスクとなり、自己整合構造となる。本発明はソース領域やドレイン領域よりもイオン打ち込み濃度が低い領域をチャネル部とドレイン部の間にもうける構造、いわゆるLightly Doped Drainであっても適用できる。イオン・ドーピング法のガスとしては水素希釈された濃度0.1%から10%程度のホスフィン(PH3)やジボラン(B2H6)等の注入不純物元素の水素化物を用いる。本実施例ではイオン・ドーピング装置を用い、水素中に希釈されたホスフィン(PH3)を加速電圧100keVで注入する。注入量は1×1016cmー2である。
【0070】
次に層間絶縁膜をCVD法或はPVD法で形成する(図3(H))。本実施例ではTEOS(Si−(O−CH−CH)と酸素及びHOを原料ガス、アルゴンを希釈ガスとして基板温度300℃で500nm形成する。この後注入された不純物イオンを活性化するためと、層間絶縁膜の稠密化のために、温度を300℃以上に上げ、数十分から数時間熱処理をおこなう。不純物活性化を行う目的は実施の形態1でのべた理由からである。本例では露点が80℃の水蒸気を含んだ酸素雰囲気1気圧下にて300℃1時間の熱処理を施した。水蒸気を露点で35℃から100℃程度含んだ酸素含有気体(酸素濃度25%から100%)が好ましい)雰囲気下で圧力0.5気圧から1.5気圧程度として温度100℃から400℃程度の温度で30分から6時間程度行うと、ゲート絶縁膜や層間絶縁膜の膜質改善が進む、エッチング速度が近くなり、前記の問題もなくなる、あるいは緩和される。
【0071】
最後にソースドレイン上に配線用のコンタクトホール410を開孔し、ソースドレインを取り出し電極411と配線をPVD法やCVD法等で形成してTFTが完成する。
【0072】
作成したTFTについて基本特性及び信頼性を見るために、BT試験を試みた。温度150℃で、Vds=5V、Vgs=18VのDCを印加し続けたときのIds-Vgs特性の変化を測定した。測定時間は60分。図6に本発明による薄膜トランジスタの測定例、図7に従来技術による測定例を示す。明らかに劣化が従来例に比べて少ない。また初期特性も本発明による薄膜トランジスタの方が優れている。その点を比較するために、通常のC-V評価法による界面準位の測定を試みた。それによると、本発明では、4×1011[cm-2・eV-1]であり、従来例では1×10 2[cm-2・eV-1]で明らかに前者の方が界面準位が低く特性が優れていることがわかる。
【0073】
これらの結果からもわかるように、本発明によれば初期特性および信頼性にすぐれたTFTが得られる。
【0074】
【発明の効果】
以上述べてきたようにMOS型構造を有する薄膜トランジスタの界面形成工程およびゲート絶縁膜形成工程を同一装置内で連続しておこなうため、特性のすぐれたMOS界面およびゲート絶縁膜が形成され、優れた特性をもつ薄膜トランジスタを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による第一の実施形態による工程の説明図。
【図2】RFプラズマ装置を説明する図。
【図3】本発明による第二の実施形態による工程の説明図。
【図4】多結晶半導体膜を用いた薄膜トランジスタの構造を示す図。
【図5】従来法による工程の説明図。
【図6】本発明による第一の実施形態により作成したTFTの特性曲線。
【図7】本発明による第二の実施形態により作成したTFTの特性曲線。
【図8】従来法により作成したTFTの特性曲線を示す図。
【符号の説明】
PbOD■<Vリコン膜
11.島状シリコン膜
12.MOS界面
14.ゲート絶縁膜
15.ソース領域
17.ドレイン領域
20.下地層
30.基板
61.コンタクトホール
70.ゲート電極
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor thin film transistor used in an electronic circuit or the like, a manufacturing method of a thin film transistor having a MOS type structure used as a configuration of a display pixel and a liquid crystal driving circuit of a liquid crystal display device, and a thin film transistor manufactured by the manufacturing method.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a thin film transistor having a MOS type structure is widely used for a pixel electrode of a liquid crystal display device, a liquid crystal driving circuit, and the like. Thin film transistors having the MOS type structure are classified into amorphous thin film transistors and polycrystalline thin film transistors based on the difference in the atomic arrangement structure of the semiconductor active layer. The former uses a so-called amorphous semiconductor, which does not have long-range order of atomic arrangement, as an active layer. In the current market, amorphous semiconductor materials using amorphous Si: H composed of silicon and hydrogen are the mainstream. However, since an amorphous semiconductor is used, the electrical characteristics of the semiconductor active layer, such as mobility, are low, and it is not suitable for applications that require a high switching speed and a relatively large current. It is used for driving. The latter uses a polycrystalline semiconductor film composed of a plurality of crystal regions as a semiconductor active layer. Currently, silicon is the mainstream. Since the crystallinity is high except for the grain boundaries, the electrical characteristics of the semiconductor active layer, such as mobility, are relatively high, and it can be used for high-speed switching and large current applications as well as liquid crystal pixel driving. it can. Those using a polycrystalline semiconductor film are further divided depending on whether a relatively high process temperature or a relatively low process temperature is used in the process of polycrystallization and interface formation. Usually, the former is called a high-temperature process thin film transistor, and the latter is called a low-temperature process thin film transistor. In the high temperature process, solid phase growth of a semiconductor film in a high temperature furnace is used for the polycrystallization process, and in the interface formation process, a thermal oxidation process used in an interface formation process such as LSI is basically used. In the low-temperature process thin film transistor, the polycrystallization process is a melting and solidification process by laser irradiation, and the interface is formed by directly forming a gate insulating film on the crystallized semiconductor film.
[0003]
As shown in FIG. 3, many thin film transistors using amorphous silicon have a structure called a bottom gate method. A structural feature of this method is that a gate electrode for controlling a current flowing between the source and the drain is on the substrate, and there is a gate insulating film and an amorphous semiconductor layer serving as an active layer thereon. On the other hand, the structure of a thin film transistor using polycrystalline silicon is mainly a top gate structure as shown in FIG. The structural feature of this system is that a base layer made of an insulator is formed on a substrate, a semiconductor layer serving as an active layer is formed thereon, and a gate insulating film and a gate are formed in this order.
[0004]
In general, in these thin film transistors having the MOS type structure, the MOS interface is very important, and a clean interface is desired in order to exhibit the performance of the thin film transistor. However, in an amorphous thin film transistor and a low-temperature process thin film transistor, the interface is not always kept clean during the process because the gate insulating film is deposited on the active layer or the active layer is formed on the gate insulating film. . That is, since the device is different in the active layer forming process and the gate insulating film forming process, the cleanliness of the interface is greatly impaired in the transition process. In addition, since a high-temperature process thin film transistor uses a thermal oxidation process used in LSI or the like, a clean interface is formed. However, since a very high temperature (900 ° C. or higher) is used, the substrate material is required to have heat resistance. At present, a quartz glass substrate is widely used, but it is difficult to produce a substrate having a large area compared to glass or the like, and the cost is very high when a large substrate is used. Therefore, amorphous semiconductor thin film transistors and low-temperature process thin film transistors are suitable for forming a large number of thin film transistors in a large area at a low cost, and are widely used, and research and development are also being conducted vigorously.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the amorphous thin film transistor and the low temperature process thin film transistor have a problem in the cleanliness of the interface as described above, and it is difficult to improve the characteristics of the thin film transistor. There have been several attempts. As an attempt, a clean interface is formed by oxidizing the surface of a semiconductor layer serving as an active layer very thinly with oxygen plasma or ozone activated by ECR or RF plasma. In this state, since the thickness of the gate oxide film is still very thin, the gate oxide film is additionally deposited to a desired thickness by another method. As an oxide film deposition method, for example, RF plasma is used in another apparatus by TEOS or the like.
[0006]
By doing so, the interface can be formed not inside the surface of the semiconductor active layer, but inside the semiconductor active layer. Therefore, the process is the same as the interface formation by the thermal oxide film, and a clean interface can be realized. However, the structure of an amorphous thin film transistor is not a conventional bottom gate type but a top gate type structure. Further, another device is used to obtain a desired film thickness even if the surface of the semiconductor layer that becomes the folding active layer as described above is oxidized extremely thinly by oxygen plasma or ozone activated by ECR to form a clean interface. It is necessary to move to. At that time, by touching an atmosphere containing impurities or moisture outside the device, an extremely inconvenient state that affects the device operation is created on the surface of the gate insulating film formed very thin. In addition, if some ions are introduced at this time, the ions become movable ions when the element is operating, thereby destabilizing the element operation.
[0007]
As another problem, the use of a plurality of apparatuses causes problems of apparatus cost, process time, and process complexity.
[0008]
In view of the above-described problems, the present invention performs contamination of the interface between the first-layer gate insulating film and the second-layer gate insulating film by performing the interface forming step and the gate insulating film forming step in one apparatus. An object of the present invention is to provide a thin film transistor having a clean interface and excellent characteristics. Furthermore, the present invention provides a method for manufacturing a thin film transistor having excellent characteristics, which eliminates process time and process complexity.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
  In order to solve the above-described problems, the thin film transistor manufacturing method of the present invention is a method for forming a MOS thin film transistor having a MOS type structure by continuously performing a MOS interface forming process and a gate oxide film forming process on the semiconductor thin film in the same apparatus. InIn the MOS interface forming step, an oxidation method using plasma energy is used in an oxygen atmosphere diluted with an inert gas.It is characterized by that. Here, MOS structure means metal-oxide-semiconductor (Metal-Oxide-Semiconductor) is a structure with the structure. The MOS interface forming step is a step of creating a semiconductor-oxide interface of a MOS device. The gate oxide film forming step refers to a step of forming a gate oxide film with a desired thickness on a thin oxide film on the MOS interface formed in the MOS interface forming step. Here, the semiconductor thin film is a film formed of a semiconductor such as Ge or Si. The gate oxide film is a combination of the semiconductor material and other elements, such as silicon dioxide and silicon nitride.
[0010]
  To solve the above problems,the aboveIn the thin film transistor manufacturing method, the MOS interface forming step uses an oxidation method utilizing plasma energy. Here, examples of the oxidation method using plasma energy include an RF plasma CVD apparatus and an ECR plasma CVD apparatus.
[0011]
  To solve the above problems,the aboveIn the thin film transistor manufacturing method, the MOS interface forming step is an RF plasma oxidation method.
[0012]
  To solve the above problems,the aboveIn the thin film transistor manufacturing method, the gate insulating film forming step is an oxide film forming step using plasma energy.
[0013]
  To solve the above problems,the aboveIn the thin film transistor manufacturing method, the gate insulating film forming step is an oxide film forming step by a chemical vapor deposition method using RF plasma..To solve the above problems,the aboveIn the thin film transistor manufacturing method, the MOS interface forming step on the semiconductor is an RF plasma oxidation method, and the gate insulating film forming step is an oxide film forming step using plasma energy.
[0014]
  To solve the above problemsIn the above thin film transistor manufacturing method,The MOS interface formation step on the semiconductor is an oxidation method using plasma energy, and the gate insulating film formation step is an oxide film formation step by a chemical vapor deposition method using RF plasma.
[0015]
Further, in order to solve the above-mentioned problems, claim 8 is characterized in that the preparation method according to claims 1 to 7 is included in a part of the process.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0017]
First, a conventional process will be described with reference to FIG.
[0018]
First, a base protective film and an amorphous semiconductor film are formed on a substrate. As materials for semiconductor films for crystallization, there are materials such as silicon (Si), germanium (Ge), tellurium (Te), selenium (Se). Si, which is being promoted, was used. This series of forming methods will be described.
[0019]
(Underlying protective film layer formation)
In FIG. 5, a silicon oxide film is deposited as a base protective layer 20 on a substrate 30 heated to 400 ° C. by a chemical vapor deposition method (hereinafter referred to as PECVD method) using plasma assist using TEOS as a raw material.
[0020]
(Amorphous semiconductor film formation process)
Subsequently, an amorphous semiconductor film 510 is formed. Disilane (Si) by LPCVD2H6) As a source gas.
[0021]
For crystallization, a KrF excimer laser beam (wavelength 248 nm) is used, such as a line beam having a trapezoidal cross section.
[0022]
The crystallization is performed by shifting the trapezoidal beam while shifting the beam so that the irradiation partially overlaps in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the beam to crystallize the entire active layer on the substrate. As described above, an active layer is formed (FIG. 5B).
[0023]
Next, the polycrystalline silicon film is patterned using a photolithography technique, and a semiconductor layer to be an active layer of the TFT later is formed in an island shape 511 (FIG. 5C). After this, surface cleaning is performed, but the contamination remains without being sufficiently removed. Subsequent to this, a gate insulating film is formed.
[0024]
Subsequently, a thin film to be the gate electrode 70 is formed by PVD or CVD (FIG. 5D). After patterning the gate electrode, impurity ions are implanted into the polycrystalline semiconductor film 511 to form a source region 511 and a drain region 512. (FIG. 5D).
[0025]
Next, an interlayer insulating film 580 is formed by the CVD method (5 (E)). Finally, a contact hole 61 for wiring is formed on the source / drain, the source / drain is taken out, and the electrode 5 and the wiring are connected by PVD or CVD. The thin film transistors are completed by the same formation (FIG. 5E).
[0026]
(First embodiment)
In this embodiment, a low-temperature polycrystalline silicon thin film transistor will be described as an example. However, the present invention can also be applied to amorphous silicon thin film transistors.
[0027]
The present invention relates to a part of all processes related to the fabrication of a thin film transistor having a MOS type structure, an interface forming process and a gate insulating film forming process. Therefore, the steps before the step of applying the present invention will be described first.
[0028]
(Primary protective film layer formation process)
In FIG. 1, a silicon oxide film is deposited as a base protective layer 20 on a substrate 30 heated to 400 ° C. by a chemical vapor deposition method (hereinafter referred to as a PECVD method) by plasma assist using TEOS as a raw material. Deposition is not particularly problematic in the ECR-CVD method, the atmospheric pressure chemical deposition method (hereinafter referred to as APCVD method) using monosilane (SiH4) and oxygen gas as source gases, or the sputtering method.
[0029]
The underlying protective layer is not limited to a silicon oxide film, and may be silicon nitride or other films. In the present invention, various substrates can be used depending on applications. For example, a liquid crystal display device needs to be able to transmit light in the visible light region, and a transparent substrate is desired. In addition, heat resistance is also required because it is placed at a relatively high temperature of 400 ° C. to 500 ° C. during the process. Examples of such materials include heat-resistant glass such as quartz glass, Corning 7059, and Nippon Electric Glass OA-2. In applications such as electronic circuits, a single crystal Si substrate or the like can be used because it is not necessary to be transparent.
[0030]
(Active layer semiconductor film formation process and patterning process)
Subsequently, an amorphous semiconductor film 10 is formed. This layer is later polycrystallized to become the active layer. In the present embodiment, deposition is performed using disilane (Si 2 H 6) as a source gas by low pressure chemical vapor deposition (hereinafter referred to as LPCVD method). First, the substrate deposited up to the base layer is set in the substrate holder of the deposition furnace, the temperature of the reaction chamber is kept constant at 250 ° C., and it is waited until it reaches an equilibrium state. Thereafter, the inside of the furnace is evacuated by a turbo molecular pump, and then the substrate is slowly heated to a film forming temperature of 425 ° C. uniformly. Nitrogen gas with a purity of 99.9999% is allowed to flow at a flow rate of 300 SCCM 10 minutes after the start of temperature increase. When the substrate reaches the deposition temperature, the introduction of nitrogen gas is stopped, the source gas disilane (Si2H6) 200 SCCM and the dilution helium gas (purity 99.9999 or more) 1000 SCCM are introduced to form the amorphous semiconductor layer. Do it. When the desired film thickness is reached, the film formation is stopped. In this example, the film thickness was 50 nm. Subsequently, nitrogen gas is introduced at 200 SCCM as before, the substrate is cooled to 300 ° C., and the remaining disilane gas is sufficiently replaced. Then, the internal pressure is brought to atmospheric pressure, and then the substrate is taken out. Note that the amorphous semiconductor film may be deposited by APCVD, PECVD, or sputtering. In the PECVD method, deposition can be performed at a substrate temperature of about 100 ° C. to 500 ° C. using monosilane or the like as a raw material. Further, in the sputtering method, deposition can be performed at a substrate temperature of about room temperature to 400 ° C. Further, a film which is not an amorphous semiconductor but is polycrystallized or microcrystallized from the beginning by the above method may be used.
[0031]
Next, crystallization of the amorphous layer will be described. The following steps can be omitted when a polycrystalline film having sufficient characteristics is formed in the previous step.
[0032]
For the crystallization, a KrF excimer laser beam (wavelength: 248 nm) was used as a line beam having a trapezoidal cross section (hereinafter referred to as a trapezoidal beam). The flat part had a width of 300 μm, and the part where the power dropped gently on both sides was 50 μm. The length direction of the line was 40 cm, which is about the width of the substrate. The cross-sectional shape is not limited to a trapezoid, but may be Gaussian or the like, and may be any beam that is convenient for crystallization, such as a rectangular spot-shaped beam instead of a line beam. Regarding the laser, XeCl excimer laser, Nd-YAG laser, Ar laser, Co2 laser, He-Ne laser, GaAs-based or GaN-based semiconductor laser, etc. may be used. Lasers that can generate very short pulse oscillations such as lasers, Nd-YAG lasers, and semiconductor lasers are desirable.
[0033]
Crystallization is performed while shifting the trapezoidal beam so that irradiation partially overlaps in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the beam. In the embodiment of the present invention, using the trapezoidal beam, the front surface of the substrate was crystallized by performing pulse oscillation once every moving distance of 15 μm (hereinafter referred to as moving pitch). Regarding the power, in the embodiment of the present invention, what was performed with a power intensity of 400 mJ / cm 2 had the best characteristics. Therefore, an active layer crystallized with this power as the optimum crystallization power was used. The optimum power and moving pitch vary depending on the deposition conditions, but the present invention can be applied to any case. As described above, an active layer is formed (FIG. 1B).
[0034]
Next, the polycrystalline silicon film is patterned by using a photolithography technique, and a semiconductor layer to be an active layer of the TFT later is formed in an island shape 10 (FIG. 1C).
[0035]
(MOS interface formation process)
The MOS interface forming process according to the present invention will be described in detail below.
[0036]
In this embodiment, the interface is formed by direct oxidation of the active layer by RF plasma.
[0037]
First, an RF plasma apparatus will be described with reference to FIG.
[0038]
In the figure, 201 is a chamber of an RF plasma apparatus, and is connected to an exhaust system through an exhaust hole 202. There is a sample stage 203 on the bottom of the chamber for placing a substrate 204 that also serves as an anode. The sample stage has a heating mechanism for heating the substrate. A shower head 205 also serving as a cathode is provided at the upper part of the chamber so as to face the sample stage. The shower head is provided with a plurality of holes 206 so that a gas can be supplied from the gas supply hole 207 from the outside on the opposite side and a source gas can be introduced into the chamber. An RF power source 209 is connected to the introduction tube, so that an RF band electric field can be applied in the chamber.
[0039]
After the pre-process is completed, the substrate is immersed in a solution in which H2SO4 and H2O2 are mixed at a ratio of 10: 1 and heated to 95 ° C. for 15 minutes to perform cleaning. Next, it is immersed in a solution in which HF and H2O are mixed at 1:30 for 30 seconds, and the oxide film on the surface of the active layer is removed. Further, a solution prepared by mixing HCl, H 2 O 2 and H 2 O at 1: 1: 5 is immersed in heated at 75 ° C. for 10 minutes to wash the active layer.
[0040]
The substrate after cleaning is fixed to the sample stage of the RF plasma apparatus. A gas in which oxygen is mixed with an inert gas (hereinafter referred to as diluted oxygen gas) is introduced into the RF plasma apparatus through the gas supply hole 7, and the active layer is oxidized to form a MOS interface. In the embodiment of the present invention, Ar or He is used as the inert gas.
[0041]
First, the substrate is heated to 400 ° C. by the substrate heating mechanism, and diluted oxygen gas is introduced into the chamber at a flow rate of He and oxygen of 5000 SCCM and 100 SSM (oxygen gas introduction amount 2%) from the gas supply hole, and at the exhaust hole side. The exhaust flow rate was adjusted, and the pressure in the chamber was 1 Torr. Therefore, an RF electric field (input power 1 W / cm 2) was applied for 10 minutes to generate radical oxygen, oxidize the surface of the active layer, and form a MOS interface. The flow rate and pressure are the same when Ar is used as the inert gas. As a result, a 61 angstrom silicon oxide film 13 and a MOS interface 12 were formed on the surface of the active layer (FIG. 1D). It should be noted that the present invention has the same effect even in the following ranges as conditions for this step.
[0042]
Dilution gas: He, Ne, Ar, Kr, Xe, N2
Oxygen introduction amount: 1% to 15%
RF power: 0.1 to 1.5W / cm2
Substrate temperature: 20 ° C to 600 ° C
Pressure: 100 to 4000 mTorr
(Gate insulation film formation process)
Next, a gate insulating film is formed (FIG. 1E).
[0043]
After the formation of the MOS interface in the previous step, the introduction of the dilution gas is stopped, the inside of the chamber is evacuated, the pressure is reduced to 0.6 Torr, and the pressure is maintained for about 10 minutes. Meanwhile, the substrate temperature of the sample stage is kept at 400 ° C.
[0044]
Subsequently, the source gas of the silicon oxide film, TEOS (Si- (O-CH2-CH3)4) And oxygen were introduced into the chamber at 4200 SCCM and 140 SSM, respectively, the exhaust flow rate was adjusted on the exhaust hole side, and the pressure in the chamber was 0.6 Torr. In this state, the gate insulating film 14 is completed by depositing the gate oxide film until the total thickness of the gate insulating film becomes 1200 angstroms.
[0045]
(Subsequent processes)
Subsequently, a thin film that becomes the gate electrode 70 is formed by a PVD method or a CVD method. Usually, since the gate electrode and the gate wiring are made of the same material and in the same process, it is necessary to be stable at a temperature of about 350 ° C. In this example, a tantalum thin film having a thickness of 600 nm is formed by sputtering. The substrate temperature when forming the tantalum thin film is 180 ° C., and the sputtering gas is an argon gas containing 6 to 7% nitrogen gas. After the gate electrode patterning, impurity ions are implanted into the active layer semiconductor film to form the source region 15 and the drain region 17. At this time, the gate electrode 70 serves as a mask to form a self-aligned structure. The present invention can also be applied to a so-called Lightly Doped Drain structure in which a region having an ion implantation concentration lower than that of a source region or a drain region is provided between a channel portion and a drain portion. As the ion doping gas, hydrogen-implanted hydrides of implanted impurity elements such as phosphine (PH3) and diborane (B2H6) having a concentration of about 0.1% to 10% are used. In this embodiment, an ion doping apparatus is used, and phosphine (PH3) diluted in hydrogen is implanted at an acceleration voltage of 100 keV. Injection volume is 1 × 1016cm-2It is.
[0046]
Next, an interlayer insulating film 18 is formed by CVD or PVD (FIG. 1H). In this example, TEOS (Si- (O-CH2-CH3)4) And oxygen and H2A film of 500 nm is formed at a substrate temperature of 300 ° C. using O as a source gas and argon as a diluent gas. Thereafter, in order to activate the implanted impurity ions and to densify the interlayer insulating film, the temperature is raised to 300 ° C. or higher, and heat treatment is performed for several tens of minutes to several hours. The purpose of impurity activation is as follows. The implanted impurities cannot generate carriers unless they are replaced with silicon atoms at the lattice positions. Many of the impurities that have just been implanted enter the silicon lattice. Therefore, this process is performed in order to place impurity atoms implanted in the lattice position of silicon properly and to generate conductive carriers effectively. Also, the gate insulating film and the interlayer insulating film usually have different film quality, and the etching rate differs when the so-called contact hole is formed to make electrical connection between the source and drain and the outside. The hole shape becomes a reverse taper shape that is wider toward the bottom, or a flaw is formed, resulting in a defect in which electrical connection is insufficient. In order to prevent this, it is necessary to increase the density of the interlayer insulating film. In this example, heat treatment was performed at 300 ° C. for 1 hour under an atmosphere of oxygen containing 1% steam with a dew point of 80 ° C. The pressure is about 0.5 to 1.5 atmospheres in an oxygen-containing gas (preferably an oxygen concentration of 25 to 100%) containing about 35 to 100 degrees C. of dew point. The temperature is about 100 to 400 degrees C. When the temperature is about 30 minutes to 6 hours, the quality of the gate insulating film and the interlayer insulating film is improved, the etching rate is reduced, and the above problem is eliminated or alleviated.
[0047]
Finally, a contact hole 61 for wiring is opened on the source / drain, the source / drain is taken out, and electrodes and wiring are formed by the PVD method, the CVD method, or the like to complete the TFT.
[0048]
In order to see the basic characteristics and reliability of the fabricated TFT, a BT test was attempted. A change in Ids-Vgs characteristics was measured when a DC of Vds = 5 V and Vgs = 18 V was continuously applied at a temperature of 150 ° C. Measurement time is 60 minutes. FIG. 5 shows a measurement example of the thin film transistor according to the present invention, and FIG. Obviously, there is little deterioration compared with the conventional example. Also, the initial characteristics of the thin film transistor according to the present invention are superior. In order to compare these points, we tried to measure the interface state by the usual CV evaluation method. According to this, in the present invention, 2 × 1011[cm-2・ EV-1In the conventional example, 1 × 101 2[cm-2・ EV-1] Clearly shows that the former has lower interface states and better characteristics.
[0049]
As can be seen from these results, according to the present invention, a TFT having excellent initial characteristics and reliability can be obtained.
[0050]
(Embodiment 2)
In this embodiment, a low-temperature polycrystalline silicon thin film transistor will be described as an example. However, the present invention can also be applied to amorphous silicon thin film transistors.
[0051]
The present invention relates to a part of all processes related to the fabrication of a thin film transistor having a MOS type structure, an interface forming process and a gate insulating film forming process. Therefore, the steps before the step of applying the present invention will be described first.
[0052]
(Primary protective film layer formation process)
In FIG. 3, a silicon oxide film is deposited as a base protective layer 320 on a substrate 310 heated to 400.degree. C. by a chemical vapor deposition method (hereinafter referred to as PECVD method) using plasma assist using TEOS as a raw material. Deposition is not particularly problematic in the ECR-CVD method, the atmospheric pressure chemical deposition method (hereinafter referred to as APCVD method) using monosilane (SiH4) and oxygen gas as source gases, or the sputtering method.
[0053]
The underlying protective layer is not limited to a silicon oxide film, and may be silicon nitride or other films. In the present invention, various substrates can be used depending on applications. For example, a liquid crystal display device needs to be able to transmit light in the visible light region, and a transparent substrate is desired. In addition, heat resistance is also required because it is placed at a relatively high temperature of 400 ° C. to 500 ° C. during the process. Examples of such materials include heat-resistant glass such as quartz glass, Corning 7059, and Nippon Electric Glass OA-2. In applications such as electronic circuits, a single crystal Si substrate or the like can be used because it is not necessary to be transparent.
[0054]
(Active layer semiconductor film formation process and patterning process)
Subsequently, an amorphous semiconductor film 330 is formed. This layer is later polycrystallized to become the active layer. In the present embodiment, deposition is performed using disilane (Si 2 H 6) as a source gas by low pressure chemical vapor deposition (hereinafter referred to as LPCVD method). First, the substrate 310 is set on the substrate holder of the deposition furnace, the temperature of the reaction chamber is kept constant at 250 ° C., and the process waits until an equilibrium state is reached. Thereafter, the inside of the furnace is evacuated by a turbo molecular pump, and then the substrate is slowly heated to a film forming temperature of 425 ° C. uniformly. Nitrogen gas with a purity of 99.9999% is allowed to flow at a flow rate of 300 SCCM 10 minutes after the start of temperature increase. When the substrate reaches the film forming temperature, the introduction of nitrogen gas is stopped, and disilane (Si2H6) 200 SCCM as a source gas and helium gas for dilution (purity 99.9999 or more) 1000 SCCM are introduced to form a semiconductor layer. When the desired film thickness is reached, the film formation is stopped. In this example, the film thickness was 50 nm. Subsequently, nitrogen gas is introduced at 200 SCCM as before, the substrate is cooled to 300 ° C., and the remaining disilane gas is sufficiently replaced. Then, the internal pressure is brought to atmospheric pressure, and then the substrate is taken out. Note that the amorphous semiconductor film may be deposited by APCVD, PECVD, or sputtering. In the PECVD method, deposition can be performed at a substrate temperature of about 100 ° C. to 500 ° C. using monosilane or the like as a raw material. Further, in the sputtering method, deposition can be performed at a substrate temperature of about room temperature to 400 ° C. Further, a film which is not an amorphous semiconductor but is polycrystallized or microcrystallized from the beginning by the above method may be used.
[0055]
Next, crystallization of the amorphous layer will be described. The following steps can be omitted when a polycrystalline film having sufficient characteristics is formed in the previous step.
[0056]
For the crystallization, a KrF excimer laser beam (wavelength: 248 nm) was used as a line beam having a trapezoidal cross section (hereinafter referred to as a trapezoidal beam). The flat part had a width of 300 μm, and the part where the power dropped gently on both sides was 50 μm. The length direction of the line was 40 cm, which is about the width of the substrate. The cross-sectional shape is not limited to a trapezoid, but may be Gaussian or the like, and may be any beam that is convenient for crystallization, such as a rectangular spot-shaped beam instead of a line beam. Regarding the laser, XeCl excimer laser, Nd-YAG laser, Ar laser, Co2 laser, He-Ne laser, GaAs-based or GaN-based semiconductor laser, etc. may be used. Lasers that can generate very short pulse oscillations such as lasers, Nd-YAG lasers, and semiconductor lasers are desirable.
[0057]
Crystallization is performed while shifting the trapezoidal beam so that irradiation partially overlaps in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the beam. In the embodiment of the present invention, using the trapezoidal beam, the front surface of the substrate was crystallized by performing pulse oscillation once every moving distance of 15 μm (hereinafter referred to as moving pitch). Regarding the power, in the embodiment of the present invention, what was performed with a power intensity of 400 mJ / cm 2 had the best characteristics. Therefore, an active layer crystallized with this power as the optimum crystallization power was used. The optimum power and moving pitch vary depending on the deposition conditions, but the present invention can be applied to any case. The active layer is formed as described above.
[0058]
Next, the polycrystalline silicon film is patterned using a photolithography technique, and a semiconductor layer to be an active layer of the TFT later is formed in an island shape (FIG. 3C).
[0059]
(MOS interface formation process)
The MOS interface forming process according to the present invention will be described in detail below.
[0060]
In this embodiment, the interface is formed by direct oxidation of the active layer by ECR plasma.
[0061]
First, the ECR plasma apparatus will be described. The basic structure and operation will be described with reference to FIG.
[0062]
The ECR plasma apparatus is large and includes a plasma generation chamber 401 and a reaction chamber 402. There is a sample stage 403 in the lower part of the reaction chamber, and a substrate 404 is placed thereon. The sample stage is equipped with a substrate heating mechanism so that the substrate can be heated. A gas introduction hole 405 is provided at the upper part of the peripheral wall of the reaction chamber. The bottom is connected to the exhaust system. Furthermore, the upper part is connected to a plasma generation chamber from which plasma is introduced. The plasma generation chamber is surrounded by a large magnetic field application coil 406, and the upper portion is connected to the waveguide 408, and a microwave for plasma excitation is introduced. Further, a gas introduction hole 407 is also provided.
[0063]
After the pre-process is completed, the substrate is immersed in a solution in which H2SO4 and H2O2 are mixed at a ratio of 10: 1 and heated to 95 ° C. for 15 minutes to perform cleaning. Next, it is immersed in a solution in which HF and H2O are mixed at 1:30 for 30 seconds, and the oxide film on the surface of the active layer is removed. Further, a solution prepared by mixing HCl, H 2 O 2 and H 2 O at 1: 1: 5 is immersed in heated at 75 ° C. for 10 minutes to wash the active layer.
[0064]
The substrate after the cleaning is fixed to the sample stage of the ECR plasma apparatus. A gas in which oxygen is mixed with an inert gas (hereinafter referred to as diluted oxygen gas) is introduced into the ECR plasma apparatus through a gas supply hole 407, and the active layer is oxidized to form a MOS interface. In the embodiment of the present invention, Ar or He is used as the inert gas.
[0065]
First, the substrate is heated to 400 ° C. by the substrate heating mechanism, and diluted oxygen gas is introduced into the chamber through the gas supply holes with the flow rates of He and oxygen being 500 SCCM and 2.5 SSM (oxygen gas introduction amount 2%), respectively, and the exhaust hole side The exhaust flow rate was adjusted with the pressure in the chamber to 1 Torr. Therefore, a microwave was introduced at 100 W to generate radical oxygen, and the surface of the active layer was oxidized to form a MOS interface. The flow rate and pressure are the same when Ar is used as the inert gas. As a result, a silicon oxide film 313 and a MOS interface 312 were formed on the surface of the active layer (FIG. 3D). It should be noted that the present invention is also effective as conditions for this step other than the above conditions.
[0066]
(Gate insulation film formation process)
Next, a gate insulating film is formed.
[0067]
After the formation of the MOS interface is completed in the previous step, the introduction of the dilution gas is stopped, the inside of the chamber is sufficiently evacuated, and then kept for about 10 minutes. Meanwhile, the substrate temperature of the sample stage is kept at 400 ° C.
[0068]
Subsequently, the source gas of the silicon oxide film, SiH4 and oxygen are introduced into the chamber from the gas supply hole 407 while applying a microwave of 500 W, the exhaust flow rate is adjusted on the exhaust hole side, and the pressure in the chamber is set to 1 Torr. . In this state, the gate insulating film is completed by depositing the gate oxide film until the total thickness of the gate insulating film reaches 1200 angstroms.
[0069]
(Subsequent processes)
Subsequently, a thin film that becomes a gate electrode is formed by a PVD method or a CVD method. Usually, since the gate electrode and the gate wiring are made of the same material and in the same process, it is necessary to be stable at a temperature of about 350 ° C. In this example, a tantalum thin film having a thickness of 600 nm is formed by sputtering. The substrate temperature when forming the tantalum thin film is 180 ° C., and the sputtering gas is an argon gas containing 6 to 7% nitrogen gas. After the gate electrode patterning, impurity ions are implanted into the active layer semiconductor film to form a source region and a drain region. At this time, the gate electrode serves as a mask to form a self-aligned structure. The present invention can also be applied to a so-called Lightly Doped Drain structure in which a region having an ion implantation concentration lower than that of a source region or a drain region is provided between a channel portion and a drain portion. As the ion doping gas, hydrogen-implanted hydrides of implanted impurity elements such as phosphine (PH3) and diborane (B2H6) having a concentration of about 0.1% to 10% are used. In this embodiment, an ion doping apparatus is used, and phosphine (PH3) diluted in hydrogen is implanted at an acceleration voltage of 100 keV. Injection volume is 1 × 1016cm-2It is.
[0070]
Next, an interlayer insulating film is formed by a CVD method or a PVD method (FIG. 3H). In this example, TEOS (Si- (O-CH2-CH3)4) And oxygen and H2A film of 500 nm is formed at a substrate temperature of 300 ° C. using O as a source gas and argon as a diluent gas. Thereafter, in order to activate the implanted impurity ions and to densify the interlayer insulating film, the temperature is raised to 300 ° C. or higher, and heat treatment is performed for several tens of minutes to several hours. The purpose of activating the impurities is for the reason described in the first embodiment. In this example, heat treatment was performed at 300 ° C. for 1 hour under an atmosphere of oxygen containing 1% steam with a dew point of 80 ° C. The pressure is about 0.5 to 1.5 atmospheres in an oxygen-containing gas (preferably an oxygen concentration of 25 to 100%) containing about 35 to 100 degrees C. of dew point. The temperature is about 100 to 400 degrees C. When the temperature is about 30 minutes to 6 hours, the quality of the gate insulating film and the interlayer insulating film is improved, the etching rate is reduced, and the above problem is eliminated or alleviated.
[0071]
Finally, a contact hole 410 for wiring is formed on the source / drain, the source / drain is taken out, an electrode 411 and a wiring are formed by the PVD method, the CVD method, or the like to complete the TFT.
[0072]
In order to see the basic characteristics and reliability of the fabricated TFT, a BT test was attempted. A change in Ids-Vgs characteristics was measured when a DC of Vds = 5 V and Vgs = 18 V was continuously applied at a temperature of 150 ° C. Measurement time is 60 minutes. FIG. 6 shows a measurement example of the thin film transistor according to the present invention, and FIG. 7 shows a measurement example according to the prior art. Obviously, there is little deterioration compared with the conventional example. Also, the initial characteristics of the thin film transistor according to the present invention are superior. In order to compare these points, we tried to measure the interface state by the usual CV evaluation method. According to this, in the present invention, 4 × 1011[cm-2・ EV-1In the conventional example, 1 × 101 2[cm-2・ EV-1] Clearly shows that the former has lower interface states and better characteristics.
[0073]
As can be seen from these results, according to the present invention, a TFT having excellent initial characteristics and reliability can be obtained.
[0074]
【The invention's effect】
As described above, the interface formation process and the gate insulation film formation process of the thin film transistor having the MOS type structure are continuously performed in the same apparatus, so that the excellent characteristics of the MOS interface and the gate insulation film are formed. Can be formed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram of a process according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 illustrates an RF plasma apparatus.
FIG. 3 is an explanatory diagram of a process according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 illustrates a structure of a thin film transistor using a polycrystalline semiconductor film.
FIG. 5 is an explanatory diagram of a process by a conventional method.
FIG. 6 is a characteristic curve of a TFT prepared according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a characteristic curve of a TFT prepared according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing a characteristic curve of a TFT prepared by a conventional method.
[Explanation of symbols]
PbOD ■ <V recon membrane
11. Island-like silicon film
12 MOS interface
14 Gate insulation film
15. Source area
17. Drain region
20. Underlayer
30. substrate
61. Contact hole
70. Gate electrode

Claims (1)

MOS型の構造を有する半導体薄膜トランジスタの作成において、
加熱した透光性基板上に、シリコン酸化膜をTEOSを原料としてプラズマアシストによる化学的気相成長法により堆積して下地保護膜を形成する下地保護膜形成工程と、
形成した下地保護膜上に、ジシランを原料ガスとして低圧化学的気相成長法により堆積して非晶質半導体膜を形成する非晶質半導体膜形成工程と、
形成した非晶質半導体膜をレーザー照射により結晶化し、多結晶半導体膜を形成する結晶化工程と、
多結晶半導体膜をフォトリソグラフィ法によりパターニングする工程と、
パターニングした多結晶半導体膜を、不活性ガスで希釈した酸素雰囲気中においてRFプラズマにより直接酸化して、MOS界面を形成するMOS界面形成工程と、
形成したMOS界面上に、前記MOS界面形成工程で用いたRFプラズマ装置と同一の装置を用い、該MOS界面形成工程から連続して、RFプラズマを用いた化学的気相成長方法により酸化膜を堆積してゲート酸化膜を形成するゲート酸化膜形成工程と、
を含み、
前記MOS界面形成工程は、前記結晶化工程後、HSOとHとを混合して加熱した溶液に多結晶半導体膜を備える透光性基板を浸して洗浄を行う工程と、HFとHOを混合した溶液に該透光性基板を浸して多結晶半導体膜表面の酸化膜を除去する工程と、HClとHとHOを混合して加熱した溶液に該透光性基板を浸して多結晶半導体膜表面を洗浄する工程とを含み、さらに該洗浄した透光性基板をRFプラズマ装置の試料台に固定し、該基板を20℃〜600℃に加熱した後、前記RFプラズマ装置のガス供給孔より不活性ガスと酸素とを酸素量1%〜15%として導入するとともに、前記RFプラズマ装置の排気孔側で排気流量を調整して圧力100mTorr〜4000mTorrとし、0.1W/cm〜1.5W/cmのRF電界を印加してラジカル酸素を発生させ、多結晶半導体膜表面を酸化してMOS界面を形成する工程を備えることを特徴とする薄膜トランジスタ作成方法。
In creating a semiconductor thin film transistor having a MOS type structure,
A base protective film forming step of forming a base protective film by depositing a silicon oxide film on a heated translucent substrate by a chemical vapor deposition method using plasma assist with TEOS as a raw material;
An amorphous semiconductor film forming step of forming an amorphous semiconductor film by depositing disilane as a source gas by low-pressure chemical vapor deposition on the formed base protective film;
A crystallization step of crystallizing the formed amorphous semiconductor film by laser irradiation to form a polycrystalline semiconductor film; and
Patterning a polycrystalline semiconductor film by a photolithography method;
A MOS interface forming step of forming a MOS interface by directly oxidizing a patterned polycrystalline semiconductor film by RF plasma in an oxygen atmosphere diluted with an inert gas;
On the formed MOS interface, using the same apparatus as the RF plasma apparatus used in the MOS interface forming process, an oxide film is formed by chemical vapor deposition using RF plasma continuously from the MOS interface forming process. A gate oxide film forming step of depositing and forming a gate oxide film;
Including
The MOS interface forming step includes a step of immersing and cleaning a translucent substrate including a polycrystalline semiconductor film in a solution obtained by mixing and heating H 2 SO 4 and H 2 O 2 after the crystallization step; The step of immersing the translucent substrate in a solution containing HF and H 2 O to remove the oxide film on the surface of the polycrystalline semiconductor film; and the solution obtained by mixing and heating HCl, H 2 O 2 and H 2 O A step of cleaning the surface of the polycrystalline semiconductor film by immersing the light-transmitting substrate, further fixing the cleaned light-transmitting substrate to a sample stage of an RF plasma apparatus, and heating the substrate to 20 ° C. to 600 ° C. Thereafter, an inert gas and oxygen are introduced from the gas supply hole of the RF plasma apparatus as oxygen amounts of 1% to 15%, and the exhaust gas flow rate is adjusted on the exhaust hole side of the RF plasma apparatus to adjust the pressure to 100 mTorr to 4000 mTorr. 0.1 W / cm A method for producing a thin film transistor, comprising: applying a RF electric field of 2 to 1.5 W / cm 2 to generate radical oxygen to oxidize a surface of a polycrystalline semiconductor film to form a MOS interface.
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