비질량 분리 이온 질량 주입법으로 도핑시킨 다결정 박막의 도판트 활성화 거동

Phenomenal study on the dopant activation behavior in polysilicon thin films doped by non-mass separated ion mass doping technique

본 연구는 수소로 희석된 $B_2H_6$를 도판트 소스 가스로 사용하여 이온 질량 주입(ion mass doping)을 하였을 때 다결정 박막의 전기적 특성과 도판트의 활성화시 방사 손상(radiation damage)의 효과에 대하여 고찰하였다. 다결정 박막에서 보론(boron)의 SIMS 분석과 컴퓨터 시뮬레이션인 TRIM92를 비교해서 가장 주입 확률이 높은 이온의 종류는 $B_2H_x\;^+$(x=1, 2, 3‥‥) 형태의 분자 이온임을 알았다. 높은 에너지의 질량 이온 주입 결과 시간에 따라 변화하는 비정질화된 층의 분율이 다결정 박막 내에 연속적인 비정질 충으로 존재하였다. 주입 이온의 질량 분리가 일어나지 않는 이온 질량 주입법(ion mass doping technique)에 의해 비정질화는 유발된다. 손상된 시편의 중간 열처리 온도 범위에서 도판트 활성화 거동과 역 열처리(reverse annealing) 효과가 관찰되었다. 이와 같은 연구의 결과 p-채널 다결정 박막 트랜지스터의 오프 스테이트(off-state) 전류는 방사 손상(radiation damage)에 의존한다.

The electrical properties of polysilicon thin films implanted with $B_2H_6$ diluted in $H_2$ as dopant source using ion mass doping technique and the effect of radiation damage on the dopant activation behavior were investigated. Comparing the SIMS profiles of boron in polysilicon films with that obtained from computer simulation using TRIM92 the most probable ion species were $B_2H_x\;^+$(x＝1, 2, 3‥‥) type molecular ions. As a result of the Implantation of energetic massive ions, a continuous amorphized layer was created in polysilicon films where the fraction of amorphized layer varied with doping time. This amorphization comes from the fact that mass separation of implanting species is not employed in this ion mass doping technique. In the dopant activation behavior, reverse annealing phenomenon appeared in the intermediate annealing temperature range for a severely damaged specimen. The experimental result showed that the off-state current of the p-channel polysilicon thin film transistor is dependent on the degree of radiation damage.