Characteristics of Amorphous Si Films Fabricated by Mesh-type PECVD and Their Crystallization Behavior Using Excimer Laser

Mesh-type PECVD 방법으로 제조된 비정질 Si박막의 특성 및 레이저 결정화

It is increasingly necessary to use poly-Si n's as high resolution and integration of Tn for LCD. Excimer Laser Crystallization (ELC) of a-Si is mainly used as a low temperature process. But the ELC method for the fabrication of poly-Si has the eruption problems associated with hydrogen in the a-Si film. So we need a dehydro-genation process additionally. Hydrogen in a-Si film can degrade the quality of poly-Si film and electrical properties of device due to the hydrogen eruption and voids which occur during the excimer laser annealing. In this study, we propose mesh-type PECVD as the a-Si film deposition method for achieving the low concentration hydrogen. Mesh-type PECVD was found to reduce the hydrogen content substantially. We could obtain a as-deposited a-Si film with hydrogen contents less than $1\%$ at $300^{\circ}C$. We also investigated the behavior by XeCl excimer laser annealing of a-Si fabricated by mesh-type PECVB. As a result, we were able to confirm the broad process window in contrast to the narrow process range typically obtained in ELC. Hydrogen eruption was not observed in poly-Si films after ELC These results suggests that mesh-type PECVD is a viable method to achieve the low hydrogen content a-Si and improve the process windows for ELC.

poly-Si TR는 LCD의 고해상도화, 고집적화에 따라 그 요구가 점점 필요해지고 있다. 그러나 poly-Si의 제조를 위해 주로 사용하는 레이저 결정화 방법은 박막 내에 함유된 수소 때문에 별도의 탈수소 공정을 행하는 실정이다. 막내의 수소는 결정화 시 eruption과 void등의 생성으로 poly Si의 막 특성뿐 아니라 소자 특성에도 나쁜 영향을 미치게 된다. 본 연구에서는 전술한 문제점을 제어하기 위해 mesh-type PECVD를 제안하고 저수소화 박막 증착에 관한 연구를 수행하였다. 증착된 비정질 Si 박막은 $300^{\circ}C$ 이하의 온도에서도 $1 at\%$ 이하의 낮은 수소 함유량을 가진 것으로 조사되었다. mesh에 의한 이런 결과는 막내에 함유되는 수소를 효과적으로 제어하고 별도의 탈수소 공정을 배제하여 공정 감소의 효과를 갖는 장점이 있다. 또한 제조된 비정질 Si을 이용하여 XeCl 레이저 결정화하여 그 거동을 조사하였는데 일반적인 거동과 달리 매우 넓은 공정 영역을 갖고 있는 것을 확인할 수 있었다 또한, 수소에 의한 표면 거칠기 문제는 발견되지 않았으며 비교적 조대하고 균일한 결정립 분포를 하는 것으로 조사되었다 본 결과는 레이저 결정화 공정의 안정성에 기여하고 소자 특성 향상에도 기여할 것으로 기대된다