문맥 (context)
본 발명은 반도체 디바이스 및 상기 반도체 디바이스의 제조 방법에 관한 것이다. 그 외에도, 본 발명은 본 발명의 반도체 디바이스가 구비된 디스플레이 디바이스, 및 상기 디스플레이 디바이스가 구비된 전자 디바이스에 관한 것이다.
이 명세서에서, 반도체 디바이스는 반도체 특성들을 활용함으로써 기능할 수 있는 모든 디바이스들을 나타냄을 유념한다.
최근, 절연 표면을 갖는 기판 위에 형성된 반도체막(두께가 대략 수 내지 수백 nm임)을 사용함으로써 박막 트랜지스터(TFT)를 제조하는 기술이 주목을 끌고 있다. 트랜지스터는 IC, 전기-광학 디바이스 및 발광 디스플레이 디바이스와 같은 전자 디바이스들에 광범위하게 적용되며, 화상 디스플레이 디바이스에 대한 스위칭 소자로서 그 개발이 특히 기대되고 있다.
그 외에도, 트랜지스터를 사용하여 형성된 스위칭 소자가 매트릭스로 구성된 디스플레이 픽셀들 가각 내에 제공되는 액티브 매트릭스 디스플레이 디바이스(발광 디스플레이 디바이스 또는 액정 디스플레이 디바이스)가 능동적으로 개발되고 있다. 디스플레이 디바이스의 화질을 개선하기 위하여, 고속으로 동작할 수 있는 스위칭 소자가 요구된다; 그러나, 비정질 반도체막을 사용하여 트랜지스터를 가진 이러한 스위칭 소자를 개발하기에는 한계가 있다. 따라서, 더 높은 필드-효과 이동도(field-effect mobility)를 갖는 결정 반도체막을 사용한 트랜지스터가 이용되고, 양호한 품질을 가진 결정 반도체막을 형성할 필요가 있다.
특허 문서1(일본 공개 특허 출원 제2003-68642호)에는, 니켈과 같은 결정화를 촉진시키는 촉매 원소가 첨가되는 기술로서, 비정질 반도체막은 열 처리에 의해 결정화되고, 얻어진 결정 반도체막은 레이저 광으로 조사되며, 결정 반도체막의 결정도가 향상되는 기술이 개시되어 있다. 또한, 결정화 후에, 결정 반도체막 내에 남아 있는 촉매 원소가 인 또는 희기체 원소를 함유한 비정질 반도체막으로 게터링되는 기술이 개시되어 있다.
그러나, 특허문서1에 개시된 기술에서, 게터링 후에 결정 반도체막 내에 발생된 핀홀들 또는 불균일에 대한 측정은 충분하지 않다.
비정질 반도체막이 니켈과 같은 금속 원소를 첨가하고 열 처리를 실행함으로써 결정화될 때, 결정 반도체막의 표면 위에 형성된 산화막이 형성된다. 산화막이 플루오르화 수소산계 용액에 의해 제거되는 경우, 플루오르화 수소산 처리, 순수한 물로의 세정 및 건조의 단계들이 순차적으로 실행된다. 그러나, 플루오르화 수소산 처리에서 건조까지의 단계들이 상술된 바와 같이 순차적으로 실행될 때, 노출된 반도체막, 대기 내의 산소 및 순수한 물 내의 H2O는 플루오르화 수소산으로 산화막을 제거하고 순수한 물로 세정할 때 서로 반응한다. 따라서, 결정 반도체막 위에 반응물이 생성된다. 일반적으로, 이러한 반응물은 워터마크라 칭해진다.
반도체 디바이스를 제조하는 경우에, 니켈과 같은 금속 원소는 결정화를 촉진시키는 기능을 가진다. 그러나, 금속 원소가 결정화 후에 반도체막 내에 남아 있을 때, 반도체 디바이스의 특성들에 악영향을 미친다; 따라서, 금속 원소는 제거되어야 한다. 금속 원소를 제거하는 하나의 방법으로서, 특허 문서1에 개시된 바와 같이, 산화막 및 희기체 원소를 함유한 반도체막이 결정 반도체막 위에 적층되고, 금속 원소가 열 처리에 의해 결정 반도체막으로부터 희기체 원소를 함유한 반도체막으로 게터링되는 기술이 알려져 있다. 게터링에서, 게터링될 어떤 한 영역(결정화후의 반도체막) 내에 함유된 금속 원소가 열 에너지에 의해 방전되고 확산에 의해 게터링 영역(희기체 원소를 함유한 반도체막)으로 이동됨을 유념한다.
결정 반도체막으로부터 금속 원소를 감소 또는 제거한 후에, 결정 반도체막 위의 산화막 및 희기체 원소를 함유한 반도체막이 제거된다. 특히, 희기체 원소를 함유한 반도체막은 테트라메틸암모늄 수산화물(TMAH) 또는 콜린(2-하이드록시에틸트리메틸암모늄 수산화물의 수용액)과 같은 알칼리 수용액을 사용함으로써 선택적으로 에칭하여 제거된다. 이때, 결정화 후에 산화막을 제거할 때 발생되는 반응물이 또한 에칭되고, 결정 반도체막 내에 핀홀들이 발생된다.
그 외에도, 핀홀들을 유발하는 다양한 인자들이 있다. 핀홀들이 결정 반도체막 내에 발생될 때, 반도체 디바이스의 특성들에 악영향을 미친다; 예를 들면, 나중에 형성되는 게이트 절연막의 커버리지가 악화되고 결점이 유발된다. 따라서, 이것은 최종적으로 얻어진 결정 반도체막 내의 핀홀들을 감소시키고 결정 반도체막을 평탄화하기 위한 매우 중요한 목적이 된다.
지시문 (instruction)
주어진 원문을 읽고 필요한 정보를 파악하여, 원문에 근거해 질문에 답하라.
질문 (question)
결정 반도체막 위의 산화막을 제거하는 과정에서 워터마크(반응물)가 생성되는 조건은 무엇인가?
추론 과정 (compact_reasoning)
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1과제 해석
task_interpretation워터마크가 생성되는 구체적인 상황과 조건(원인)을 파악해야 한다.
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2정보 추출
information_extraction산화막 제거 단계와 워터마크 생성 사이의 관계를 설명하는 문장을 추출한다.
- 플루오르화 수소산 처리, 순수한 물로의 세정 및 건조의 단계들이 순차적으로 실행된다.
- 플루오르화 수소산 처리에서 건조까지의 단계들이 상술된 바와 같이 순차적으로 실행될 때, 노출된 반도체막, 대기 내의 산소 및 순수한 물 내의 H2O는 플루오르화 수소산으로 산화막을 제거하고 순수한 물로 세정할 때 서로 반응한다.
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3근거 선택
evidence_selection반응물(워터마크)이 생성되는 직접적인 원인이 되는 구성 요소와 상황을 선별한다.
- 노출된 반도체막, 대기 내의 산소 및 순수한 물 내의 H2O는 플루오르화 수소산으로 산화막을 제거하고 순수한 물로 세정할 때 서로 반응한다.
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4논리 통합
logical_integration산화막 제거를 위한 플루오르화 수소산 처리, 세정, 건조 단계가 순차적으로 진행될 때 특정 성분들이 반응하여 워터마크가 형성됨을 연결한다.
- 따라서, 결정 반도체막 위에 반응물이 생성된다. 일반적으로, 이러한 반응물은 워터마크라 칭해진다.
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5결론 도출
conclusion_formulation반응물(워터마크)이 생성되는 조건을 정리하여 결론을 도출한다.
- 노출된 반도체막, 대기 내의 산소 및 순수한 물 내의 H2O는 플루오르화 수소산으로 산화막을 제거하고 순수한 물로 세정할 때 서로 반응한다.
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6답변 생성
answer_generation질문에 대해 문맥에 근거하여 명확하게 답변을 작성한다.
- 노출된 반도체막, 대기 내의 산소 및 순수한 물 내의 H2O는 플루오르화 수소산으로 산화막을 제거하고 순수한 물로 세정할 때 서로 반응한다.
최종 답변 (final_answer)
플루오르화 수소산 처리, 순수한 물로의 세정 및 건조 단계가 순차적으로 실행될 때, 노출된 반도체막, 대기 내의 산소 및 순수한 물 내의 H2O가 플루오르화 수소산으로 산화막을 제거하고 순수한 물로 세정하는 과정에서 서로 반응하여 생성된다.
핵심 해석 (core_interpretation)
산화막 제거 및 세정 과정에서 노출된 반도체막, 대기 내의 산소, 순수한 물 내의 H2O가 서로 반응하여 워터마크가 생성된다.