RU2819702C1

RU2819702C1 - Method of making a thin-film transistor

Info

Publication number: RU2819702C1
Application number: RU2023124461A
Authority: RU
Inventors: Гасан Абакарович Мустафаев; Наталья Васильевна Черкесова; Арслан Гасанович Мустафаев; Асламбек Идрисович Хасанов; Абдулла Гасанович Мустафаев
Filing date: 2023-09-21
Publication date: 2024-05-23

Abstract

FIELD: manufacturing technology.

SUBSTANCE: use for production of amorphous silicon with low density of defects. Essence of the invention consists in the fact that the thin-film transistor manufacturing method includes the processes of forming active regions, an amorphous silicon layer and annealing, wherein amorphous silicon layer is formed on silicon substrate Si after treatment of back side of substrate with argon ions Ar with energy of 90 keV, dose of 10¹³ cm⁻², thickness of 240 nm, by deposition in hydrogen-argon plasma at H/Ar concentration ratio of 32 %, temperature of 300 °C, pressure of 0.27 Pa, deposition rate of 0.17 nm/s.

EFFECT: providing the possibility of reducing defectiveness, providing manufacturability, improving parameters of devices, improving quality and increasing the percentage of yield of good devices.

1 cl

Description

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления аморфного кремния с низкой плотностью дефектов.The invention relates to the field of technology for the production of semiconductor devices, in particular to the technology for the production of amorphous silicon with a low defect density.

Известен способ изготовления тонкопленочного транзистора [Пат. 5326989 США, МКИ H01L 29/78] путем выращивания на изолирующем слое, покрывающем кремниевую подложку. Для увеличения воспроизводимости толщины активного канального кремниевого слоя последний предохраняется от окисления защитным слоем поликремния, аморфного кремния или нитрида кремния. Поверх защитного слоя наносится промежуточный слой стекла, растекающийся с увеличением температуры. В таких структурах сформированных при воздействии высоких температур образуются дефекты ухудшающие электрические параметры приборов.There is a known method of manufacturing a thin-film transistor [Pat. 5326989 USA, MKI H01L 29/78] by growing on an insulating layer covering a silicon substrate. To increase the reproducibility of the thickness of the active channel silicon layer, the latter is protected from oxidation by a protective layer of polysilicon, amorphous silicon or silicon nitride. An intermediate layer of glass is applied on top of the protective layer, spreading with increasing temperature. In such structures formed under the influence of high temperatures, defects are formed that deteriorate the electrical parameters of devices.

Известен способ [Пат. 5382537 США, МКИ H01L 21/265] изготовления тонкопленочного транзистора. Для увеличения подвижности носителей в канале слой аморфного кремния подвергается облучению эксимерным лазером с образованием затравочных кристаллов. Затем при температуре 600°С в течении 40 час в атмосфере азота слой аморфного кремния подвергается кристаллизации с формированием крупнозернистого активного слоя.There is a known method [Pat. 5382537 USA, MKI H01L 21/265] manufacturing of a thin-film transistor. To increase carrier mobility in the channel, a layer of amorphous silicon is irradiated with an excimer laser to form seed crystals. Then, at a temperature of 600°C for 40 hours in a nitrogen atmosphere, the layer of amorphous silicon undergoes crystallization with the formation of a coarse-grained active layer.

Недостатками этого способа являются: высокая дефектность; повышенные значения тока утечки; низкая технологичность.The disadvantages of this method are: high defectiveness; increased leakage current values; low technology.

Задача, решаемая изобретением: снижение дефектности, обеспечение технологичности, улучшение параметров приборов, повышение качества и увеличение процента выхода годных.The problem solved by the invention: reducing defectiveness, ensuring manufacturability, improving device parameters, improving quality and increasing the percentage of usable yield.

Задача решается выращиванием пленки аморфного кремния толщиной 240 нм осаждением на подложку кремния Si в водород-аргоновой плазме при отношении концентраций Н/Ar - 32%, температуре 300°С, давлении 0,27 Па и скорости осаждения 0,17 нм/с.The problem is solved by growing an amorphous silicon film 240 nm thick by deposition onto a silicon substrate in hydrogen-argon plasma at an H/Ar concentration ratio of 32%, a temperature of 300°C, a pressure of 0.27 Pa and a deposition rate of 0.17 nm/s.

Технология способа состоит в следующем: на исходную пластину кремния после обработки обратной стороны подложки ионами аргона Ar с энергией 90 кэВ, дозой 10¹³ см^-2 выращивают пленку аморфного кремния толщиной 240 нм, осаждением в водород-аргоновой плазме при отношении концентраций Н/Ar - 32%, температуре 300°С, давлении 0,27 Па, скорости осаждения 0,17 нм/с.The technology of the method is as follows: after treating the back side of the substrate with Ar argon ions with an energy of 90 keV and a dose of 10 ¹³ cm ^-2 , a film of amorphous silicon with a thickness of 240 nm is grown on the original silicon wafer by deposition in a hydrogen-argon plasma at a concentration ratio of H/Ar - 32%, temperature 300°C, pressure 0.27 Pa, deposition rate 0.17 nm/s.

По предлагаемому способу были изготовлены и исследованы полупроводниковые приборы. Результаты обработки представлены в таблице.Semiconductor devices were manufactured and studied using the proposed method. The processing results are presented in the table.

Экспериментальные исследования показали, что выход годных структур на партии пластин, сформированных в оптимальном режиме, увеличился на 18,1%. Стабильность параметров во всем эксплуатационном интервале температур была нормальной и соответствовала требованиям.Experimental studies have shown that the yield of suitable structures per batch of wafers formed in the optimal mode increased by 18.1%. The stability of parameters throughout the entire operating temperature range was normal and met the requirements.

Технический результат: снижение дефектности, обеспечение технологичности, улучшение параметров приборов, повышение качества и увеличения процента выхода годных.Technical result: reducing defectiveness, ensuring manufacturability, improving device parameters, improving quality and increasing the percentage of yield.

Claims

A method for manufacturing a thin-film transistor, including the processes of forming active regions, a layer of amorphous silicon and annealing, characterized in that a layer of amorphous silicon is formed on a silicon substrate Si after treating the back side of the substrate with argon ions Ar with an energy of 90 keV, a dose of 10 ¹³ cm ^-2 , thickness 240 nm, deposition in hydrogen-argon plasma at a H/Ar concentration ratio of 32%, temperature 300°C, pressure 0.27 Pa, deposition rate 0.17 nm/s.