• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 1999.07a
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• pp.64-64
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• 1999

다결정 실리콘-게르마늄(poly-SiGe)은 태양전지 및 TFT-LCD와 같은 소자 응용에 있어서 중요하게 연구되고 있는 물질이다. 우리는 수소화된 비정질 실리콘-게르마늄 (a-Si1-xGex:H) 박막을 증착시키고 고상결정화시키며 XRD(x-ray diffraction) 및 ESR (electron spin resonance) 측정을 수행하였다. PECVD 증착가스는 SiH4과 GeH4가스를 사용하였고 Ge의 성분비는 x=0.0, 0.1, 0.5 정도로 조절되었다. 기판은 Corning 1737 glass를 사용하였고, 기판 온도는 20$0^{\circ}C$ 이었다. 증착압력과 r.f. 전력은 각각 0.6Torr와 3W이었다. 증착된 SiGe 박막은 고상결정화를 위해 $600^{\circ}C$ N2 분위기에서 가열되고, 그에 따른 XRD 및 ESR spectrum의 변화를 관찰하였다. ESR 측정은 X-band 그리고 상온에서 행해졌다. 먼저 XRD 측정으로부터 박막의 고상결정화 정도를 알 수 있었고, 고상결정화 과정이 초기 핵형성 단계와 결정화 단계, 그리고 더 이상 결정화가 일어나지 않는 완료 단계로 구분될 수 있음을 보여주었다. X값이 증가함에 따라 결정화 시간은 훨씬 단축되었다. ESR로 측정된 스핀 밀도는 a-Si1-xGex:H 박막이 처음 가열됨에 따라 전체적으로 크게 증가했다가, 결정화가 일어나면서 다시 감소하여 나중에는 거의 변화가 없었다. ESR 신호의 초기 증가는 수소 이탈에 의한 dangling bond의 증가에 기인하며, 다음 단계의 감소 및 안정 상태는 결정화에 따른 결정경계 영역의 감소와 결함들의 안정성에 기인하는 것으로 생각된다. 그러나 흥미로운 것은 Si1-xGex 합금의 경우 가열시간이 증가됨에 따라 Si-db(Si-dangling bond)와 Ge-db에 의한 신호가 서로 분리되어 나타났으며, 이 Si-db 스핀 밀도와 Ge-db 스핀밀도의 변화정도는 x값에 크게 의존함을 보여준 것이다. 즉 순수한 a-Si:H의 경우 Si-db 의 스핀밀도의 증가시간은 4시간 정도였고, 그리고 다시 감소하였으며, x=0.1 인 박막에서 Si-db와 Ge-db의 변화 시간은 순수 S-db 변화의 경우와 거의 유사하였다. 그러나 x=0.5 샘플에서는 Si-db의 변화가 빨라져서 0.1 시간 안에 증가되었고, Ge-db의 변화는 더 빠르게 수 분 동안에 증가 된후 다시 감소하였다. 이것은 수소의 Si에 대한 친화력 뿐 만아니라 Si-H과 Ge-H 결합에너지가 주위 원자들의 구성에 크게 영향받을 수 있는 가능성을 제시해준다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 1998.02a
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• pp.55.2-55
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• 1998

다견정 심리판-거l르마늄(JXlly-SiGe)은 TFT(thin-film transistor)와 갇븐 소자 응용에 있어서 중요한 불칠이다 .. LPCVD (low pressure chemical vapor deposition) 방법으로 비정칠 SiGc (a-SiGe) 박막올 증 착시키고 고상결정화(SPC: solid-phase crystallization)시켜 poly-SiGc옹 얻는 것은 잘 알려져 있다. 그러 나 그러나 PF'||'&'||'pound;VD-SPC 방법올 이용한 poly-SiGc의 제조에 대해서는 아직 두드러지게 연구된 바 없다. 우리단 PF'||'&'||'pound;VD 방법으로 a-SiGc 박막올 증착시키고 고상캘정화시켜 poly-SiGc올 얻었 R며, :~ 결정성, G Gc 농도, 결정핍의 평끌 크기 눔올 XRD (x-ray diffraction) 방법으호 조사하였다. 특히 pr'||'&'||'pound;VD 증착시 가판온도,Gc 함유량 등이 고상화에 미치는 영향에 대해서 조사하였다. P PECVD 장치는 터보펌프콸 사용하여 71저진공이 2xlOlongleftarrow5 Torr에 이르렀다. 가판윤 SiOOO) 웨이퍼륜 사용하고 기판 온도는 약 150- 35()"C 사이에서 변화되었다. 증착가스는 SiH4, GcH4, 112 등흘 썼다. 증착 압력과 r.f 전력용 각각 O.25ToIT와 3W로 일정하게 하였다 .. Gc 함유량(x)은 x x=O.O-O.5 사이에서 변화되었다 .. PECVD모 증착된 SiGc 박막들은 고상결정화를 위해 $\theta$X)"(:: Nz 분위기에서 24시간동안, 혹은 5OO'C에서 4열간 가열되었다. 고상결정화 후 poly-SiGc 박막은 SiGc(Ill), (220), (311) XRD 피크들올 보여주었으며, 각 피 크들은 poly-Si에 비하여 왼쪽으로 Bragg 각이 이동되었고, Vegard’slaw에 의해서 x의 값올 확 인할 수 있었다. 이것온 RBS 결과와 열치하였다. 약 150-350'C 사이에서 변화된 기판온도의 범위 에서 증착온도가 낮올수콕 견정립의 크기는 대체로 증가하는 것으로 나타났다 .. XHD로 추정된 형 균 결정립의 크기는 최대 약 3$\alpha$1m 정도였다. 또한 같끈 샘플뜰에 대해서 기판온도가 낮올수록 증착속도가 증가함옴 확인하였다 .. Gc 함유량이 x=O.1에서 x=O.5로 증가함에 따라서도 결정립의 크기와 SiGc 증착속도는 증가하는 것으로 나타났다 .. Hwang [1] , Kim[2] 둥의 연구자들은 Gc 함유 량이 증가함에 따라 결정 립 크기가 캄소하는 것올 보고하였으냐, Tsai [3] 둥은 반대의 결과플 보 고하고 Ge 힘유량의 증가시 결정립 크기의 증가에 대해 Gc의 Si보다 낮은 융점 (melting point) 올 강조한 바 있다. 결정립 크기의 증가는 대체로 SiGe 중착속도의 증가와도 관련이 있음올 볼 때, poly-SiGc의 경우에도 polv-Si의 고상화에서와 같이 증착속도가 빠를수록 최종적언 결정럽의 크기가 커지는 것으로 이해될 수도 있다 .. PECVD 증착시 증착속도의 증가는 증착된 박딱에서의 무켈서도를 증 가시킬 수 있음올 고려하면, 이라한 결파플온 p이y-SiGc의 고상결정화에서도 ploy-Si의 고상결정 화에서와 마찬가지로 초기 박막에서의 구조직 무절서도가 클수록, 고상결정화 후 결정 립의 크기 가 커칠 수 있음올 보여준다고 생각휠 수 있다,

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.4 no.1
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• pp.77-84
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• 1995

LCD용 다결정 실리콘 TFT의 제조에 요구되는 고품위의 다결정 실리콘 박막을 60미만의 저온 공정으로 제조하는 기술로 비정질 박막의 고상 결정화(solid phase crystallization) 가 유망하다. 본 연구에서는 고진공 화학증착기를 이용하여 증착된 비정질 실리콘 막의 고상결정거동에 대해 연구하였다. 고상 결정화 속도 및 결정화 후의 결정성(결정립 크기 및 결함 밀도) 화학증착시의 증착가스의 종류(SiH4 혹은 Si2H6), 공정 압력, 증착 온도 등에 민감한 영향을 받으며 Si2H6가스의 사용, 증착 압력의 증가, 증착온도의 감소는 최종 결정립의 크기를 현저히 증가시킨다. 또한 증착전의 기초 진공도를 높임으로써 반응기 잔류 가스에 의한 산소나 탄소 등의 막내 유입이 감소되어 결정화 속도가 증가하고 결정성이 향상되었다.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.6 no.4
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• pp.436-445
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• 1996

비정질 실리콘박막의 고상결정화 특성에 대한 비정질 박막의 증착방법, 수소화 정도, 표면결정 활성화 에너지 변화 및 열처리 환경 영향을 X선 회절, EDAX, Raman 분광 분석으로 조사하였다. 저온(58$0^{\circ}C$)열처리 corning 시료에서 기판 barium(Ba), aluminum(AI) 성분의 막내 확산 임계열처리시간 및 확산에 기인 한 불안정 결정화 특성을 관찰하였다. 화학기상증착 석영 수소화 시료에서 hard damage 기계적 활성화 효과로 얻어진 조대결정립 결정화 특성을 X선 회절의 (111) 배향 상대강도 변화로 관찰 할 수 있었으며, 이는 활성화 효과에 의한 고상 결정화 시 핵생성과 성장속도변화로 다결정 실리콘의 전기적물성 향상 가능성을 보여주었다. Soft damage, bare 활성화 처리 수소화막의 결정화는 비정질 상의 혼재, 박막 응력등의 저품위 입계특성 및 미세결정립 성장 특성으로 관찰되었으나, 활성화 전처리에 의한 저온 및 고온(875$^{\circ}C$)단시간(30분) 결정화는 확인 되었다. 스퍼터링 비수소화 막의 결정화는 상변태 상태의 Raman 결정피크로 분석 되었으며, 결정화 거동에 선행막의 스퍼터링 및 비수소화 영향은 활성화효과에 관계없이 불완전 저품위 결정특성으로 확인되었다. AFM 표면형상은 3차원 island 성막특성을 보여주었고 표면거칠기정도는 높은 것으로 관찰되었다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.14 no.1
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• pp.24-28
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• 2005

A typical method for obtaining poly-Si films is the solid phase crystallization(SPC) of amorphous Si. Advantages of SPC are uniformity, process quality and low cost of production. However, high process temperature and long process time prevent the employment of SPC process on thermally susceptible glass substrate. In this parer, we propose a new method that applies an alternating magnetic field during crystallization annealing in an alternating magnetic field crystallization(AMFC) system for lowering process temperature and shorter process time of SPC. When we crystallized, in the case of SPC, annealing time is 24 hours at 570℃. But in the case of AMFC, annealing time is only 20 minutes at the same temperature.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2003.11a
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• pp.61-61
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• 2003

다결정 실리콘 박막은 박막 트랜지스터와 실리콘 태양전지등에 응용되며, 비정질 실리콘을 재결정화 하여 얻어지는 다결정 실리콘 박막이 주로 이용되고 있다. 비정질 실리콘 박막을 금속 원소와 접촉시킨 상태에서 열처리할 경우 결정화 온도가 낮아지고 결정화에 필요한 열처리 시간이 짧아지게 된다. 금속을 실리콘 박막 표면에 가하는 방법은 진공증착법등으로 비정질 실리콘 박막 위에 금속원소 층을 형성하는 방법이 주로 이용되었다. 본 연구에서는 AlCl$_3$와 NiCl$_2$ 금속화합물 분위기에서 LPCVD 비정질 실리콘 박막을 열처리하여 결정화 거동을 관찰하였다. 금속화합물과 결정화할 비정질 실리콘 박막을 각각 다른 온도로 가열해 줄 수 있는 노를 이용하여 열처리를 시행하였다. AlCl$_3$와 NiCl$_2$ 분말을 혼합하여 소스로 이용한 경우 48$0^{\circ}C$ 5시간 열처리로 결정화가 완료되었으며, 박막 전체에 걸친 균일도와 재현성이 우수하였다. AlCl$_3$와 NiCl$_2$를 이용한 결정화 초기 상태에는 박막 전면에 걸쳐 등근 형태의 결정립이 균일한 핵 생성으로 나타났다. 이와 같은 결과는 Al과 Ni이 고상결정화에 동시에 작용하면서 나타난 것으로, Al이 가해진 비정질 실리콘으로 인해 결정화 속도가 빨라지고 결함이 작은 결정립을 얻을 수 있었으며, Ni로 인해 결정화의 균일성과 재현성을 높일 수 있었다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.7 no.1
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• pp.29-34
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• 1998

The solid-phase crystallization (SPC) of plasma-enhanced chemical vapor depsoited (PECVD) amorphous silicon (a-Si) films ha s been investigated by x-ray diffraction (XRD). The a-Si films were prepared on Si (100) wafers using $SiH_4$ gas and without $H_2$ dilution at the substrate temperatures between $120^{\circ}C$ and $380^{\circ}C$, and than annealed at $600^{\circ}C$ for crystallization. The annealed samples exhibited (111), (220), and (311) XRD peaks with preferential orientation of (111). The XRD peak intensities increased as the substrate temperature decreased, and the $H_2$dilution suppressed the solid-phase crystallization. The average grain size estimated by XRD analysis for the (111) texture has increased from about 10 nm to about 30 nm, as the substrate temperature decreased. The deposition rate also increased with the decreasing substrate temperature and the grain size was closely dependent on the deposition rate of the films. The grain size enhancement was attributed to an increase of the structural disorder of the Si network.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.109-109
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• 2011

1T-1C로 구성되는 기존의 DRAM(Dynamic Random Access Memory)은 데이터를 저장하기 위한 적절한 capacitance를 확보해야 한다. 따라서 캐패시터 면적으로 인한 집적도에 한계에 직면해있다. 따라서 이를 대체하기 위한 새로운 DRAM인 1T (Transistor) DRAM이 각광받고 있다. 기존의 DRAM과 달리 SOI (Silicon On Insulator)기술을 이용한 1T-DRAM은 데이터 저장을 위한 캐패시터가 필요없다. Impact Ionization 또는 GIDL을 이용해 발생한 정공을 채널영역에 가둠으로 서 발생하는 포텐셜 변화를 이용한다. 이로서 드레인 전류가 변화하며, 이를 이용해 '0'과 '1'을 구분한다. 기존의 1T-DRAM은 단결정 실리콘을 이용하여 개발되었으나 좀더 광범위한 디바이스로의 적용을 위해서는 다결정 실리콘 박막의 형태로 제작이 필수적이다. 단결정 실리콘을 이용할 경우 3차원 집적이나 기판재료선택에 제한적이지만 다결정 실리콘을 이용할 경우, 기판결정이 자유로우며 실리콘 박막이나 매몰 산화층의 형성 및 두께 조절이 용이하다. 때문에 3차원 적층에 유리하여 다결정 실리콘 박막 형태의 1T-DRAM 제작이 요구되고 있다. 따라서 이번연구에서는 엑시머 레이저 어닐링 및 고상결정화 방법을 이용하여 결정화 시킨 다결정 실리콘을 이용하여 1T-DRAM을 제작하였으며 메모리 특성을 확인하였다. 기판은 상부실리콘 100 nm, buried oxide 200 nm로 구성된 SOI구조의 기판을 사용하였다. 엑시머 레이저 어닐링의 경우 400 mJ/cm2의 에너지를 가지는 KrF 248 nm 엑시머 레이저 이용하여 결정화시켰으며, 고상결정화 방법은 $400^{\circ}C$ 질소 분위기에서 24시간 열처리하여 결정화 시켰다. 두가지 결정화 방법을 사용하여 제작되어진 박막트랜지스터 1T-DRAM 모두 kink 현상을 확인할 수 있었으며 메모리 특성 역시 확인할 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2000.02a
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• pp.78-78
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• 2000

다결정 실리콘-게르마늄 (poly-SiGe)은 태양전지 개발에 있어서 중요한 물질이다. 우리는 소량의 Ge(x=0.05)으로부터 다량의 Ge(x=0.67)을 함유한 수소화된 비정질 실리콘-게르마늄 (a-SiGe:H) 박막의 고상결정화 과정을 ESR (electron spin resonance)방법으로 조사해보았다. 먼저 PECVD 방법으로 Corning 1737 glass 위에 a-Si1-xGex:H 박막을 증착시켰다. 증착가스는 SiH4, GeH4 가스를 썼으며, 기판온도는 20$0^{\circ}C$, r.f. 전력은 3W, 증착시 가스압력은 0.6 Torr 정도이었다. 증착된 a-SiGe:H 박막은 $600^{\circ}C$ N2 분위기에서 다시 가열되어 고상결정화 되었고, 결정화 정도는 XRD (111) peak의 세기로부터 구해졌다. ESR 측정은 상온 x-band 영역에서 수행되었다. 측정된 ESR스팩트럼은 두 개의 Gaussian 함수로써 Si dangling-bond와 Ge dangling-bond 신호로 분리되었다. 가열 초기의 a-SiGe:H 박막 결함들의 스핀밀도의 증가는 수소 이탈에 기인하고, 또 고상결정화 과정에서 결정화된 정도와 Ge-db 스핀밀도의 변화는 서로 깊은 상관관계가 있음을 알 수 있었다. 특히 Ge 함유량이 큰 박막 (x=0.21, 0.67)에서 뿐만 아니라 소량의 Ge이 함유된 박막(x=0.05)에서도 Ge dangling-bond가 Si dangliong-bond 보다 고상결정화 과정에서 더 중요한 역할을 한다는 것을 알수 있었다. 또한 초기 열처리시 Si-H, Ge-H 결합에서 H의 이탈로 인하여 나타나는 Si-dangling bond, Ge-dangling bond 스핀밀도의 최대 증가 시간은 x 값에 의존하였는데 이러한 결과는 x값에 의존하는 Si-H, Ge-H 해리에너리지로 설명되어 질 수 있다. 층의 두께가 500 미만인 커패시터의 경우에 TiN과 Si3N4 의 계면에서 형성되는 슬릿형 공동(slit-like void)에 의해 커패시터의 유전특성이 파괴된다는 사실을 알게 되었으며, 이러한 슬릿형 공동은 제조 공정 중 재료에 따른 열팽창 계수와 탄성 계수 등의 차이에 의해 형성된 잔류응력 상태가 유전막을 기준으로 압축응력에서 인장 응력으로 바뀌는 분포에 기인하였다는 사실을 확인하였다.SiO2 막을 약화시켜 절연막의 두께가 두꺼워졌음에도 기존의 SiO2 절연막의 절연 파괴 전압 및 누설 전류오 비교되는 특성을 가졌다. 이중막을 구성하고 있는 안티퓨즈의 ON-저항이 단일막과 비교해 비슷한 것을 볼 수 잇는데, 그 이유는 TiO2에 포함된 Ti가 필라멘트에 포함되어 있어 필라멘트의 저항을 감소시켰기 때문으로 사료된다. 결국 이중막을 구성시 ON-저항 증가에 의한 속도 저하 요인은 없다고 할 수 있다. 5V의 절연파괴 시간을 측정한느 TDDB 테스트 결과 1.1$\times$103 year로 기대수치인 수십 년보다 높아 제안된 안티퓨즈의 신뢰성을 확보 할 수 있었다. 제안된 안티퓨즈의 이중 절연막의 두께는 250 이고 프로그래밍 전압은 9.0V이고, 약 65$\Omega$의 on 저항을 얻을수 있었다.보았다.다.다양한 기능을 가진 신소재 제조에 있다. 또한 경제적인 측면에서도 고부가 가치의 제품 개발에 따른 새로운 수요 창출과 수익률 향상, 기존의 기능성 안료를 나노(nano)화하여 나노 입자를 제조, 기존의 기능성 안료에 대한 비용 절감 효과등을 유도 할 수 있다. 역시 기술적인 측면에서도 특수소재 개발에 있어 최적의 나노 입자 제어기술 개발 및 나노입자를 기능성 소재로 사용하여 새로운 제품의 제조와 고압 기상 분사기술의 최적화에 의한 기능성 나노 입자 제조 기술을 확립하고 2차 오염 발생원인 유기계 항균제를 무기계 항균제로 대체할 수 있다. 이와 더불

• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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• v.11 no.4
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• pp.255-260
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• 1998

Behavior of solid phase crystallizations (SPC) of RF sputtered and LPCVD amorphous hydrogenated silicon film were investigated. LPCVD films showed the higher degree of crystallinity and larger grain size than sputtered films. The applicable degree of crystallinity was also obtained from sputtered films. The deposition method of amorphous silicon film influenced the behavior of post annealing SPC. Observed degree of crystallinity of sputtered films strongly depended on the partial pressure of hydrogen in deposition. The higher deposition temperature of sputtering provided the better crystallinity after SPC. Due to the high degree of poly-crystallinity, the retardation of larger grain growth was observed on sputtering film.