In this paper, we have investigated the effects of rapid thermal process on the electrical and structural properties of silicon films. It was shown that required times and temperature for the successful activation of dopants (Boron, Phosphorus:5E15atoms/cm\ulcorner were above 1000\ulcorner, 10sec, respectively. The typical resistivities of films deposited below 600\ulcorner were in the range of 1.0 E-3ohm-cm which was 20-30% lower than that of initially polycrystalline silicon depositd above 600\ulcorner. After rapid thermal process at high temperature above 1000\ulcorner, the films did not reveal any change in resistivity due to the dopant segregation, and better electrical conductivity could be obtained by increasing the process time. The grain growth by RTA treatment was more salient in the case of the doped amorphous than that of initially polycrystalline. The surface of the films also preserved the higher structural perfection and surface smoothness.
Aluminum doped zinc oxide films (ZnO:Al) were deposited on glass substrate by DC magnetron sputtering from a ZnO target mixed with 2 wt% $Al_2O_3$. The effects of substrate bias on the electrical properties and film structure were studied. Films deposited with positive bias have been annealed at $600^{\circ}C$ using rapid thermal anneal (RTA) process. The effects of RTA on the evolution of film microstructure are to be also studied using X-ray diffraction, transmission electron microscopy, and atomic force microscopy. Positive bias sputtering may induce lattice defects caused by electron bombardments during deposition. The as-deposited film microstructure evolves from the film with high defect density to more stable film condition. The electrical properties of the films after RTA process were also studied and the results were correlated with the evolution of film microstructures.
한국전기전자재료학회 2004년도 춘계학술대회 논문집 반도체 재료 센서 박막재료 전자세라믹스
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pp.9-12
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2004
This paper investigated the stability of Ta-Mo alloy on thin gate dielectric. Ta-Mo alloy was deposited by using co-sputtering process after thermal growing of 3.4nm and 4.2nm silicon dioxide. When the sputtering power of Ta and Mo were 100W and 70W, respectively, the suitable work function for NMOS gate electrode, 4.2eV, could obtain. To prove interface thermal stability of thin film gate dielectric and Ta-Mo alloy, rapid thermal annealing was performed at $600^{\circ}C$ and $700^{\circ}C$ for 10sec in Ar ambient. The results of interface reaction were surveyed by change of silicon dioxide thickness and work function after annealing process. Also, the reliability of alloy gate and gate dielectric could be confirmed by quantity of leakage current. Ta-Mo alloy was showed low sheet resistance and thermal stability, namely, little change of gate dielectric and work function, after $700^{\circ}C$ annealing process.
We have developed a novel crystallization process, where the crystallization temperature is lowered compared to the conventional RTA process and the metal contamination is lowered compared to the conventional VIC process. A very-thin a-Si film was deposited and crystallized at $550^{\circ}C$ for 3 h by the VIC process and then a thick a-Si film was deposited and crystallized by the RTA process at $680^{\circ}C$ for 5 min using the VIC poly-Si layer as a crystallization seed layer. The RTA crystallized temperature could be lowered up to $50^{\circ}C$, compared to RTA process alone. The poly-Si film appeared a needle-like growth front and relatively well-arranged (111) orientation. In addition, the Ni concentration in the poly-Si film was lowered to $3{\times}10^{17}\;cm^{-3}$ and that at the poly-Si/$SiO_2$ interface was lowered to $5{\times}10^{19}\;cm^{-3}$. The reduction in metal contamination could be greatly helpful to achieve a low leakage current in poly-Si TFT, which is the critical parameter for commercialization of AMOLED.
In this study, the Ni/Co/TiN (6/2/25 nm) structure was deposited for thermal stability estimation. Vacuum (30 mTorrs) annealing was carried out to compare with furnace annealing in nitrogen ambient. The proposed Ni/Co/TiN structure exhibited low temperature silicidation and wide range of rapid thermal process (RTP) windows. The sheet resistance was too high to measure after furnace annealing at $600^{\circ}C$ due to the thin thickness (15 nm) of the nickel silicide. However, the sheet resistance maintained stable characteristics up to $600^{\circ}C$ for 30 min after vacuum annealing. Therefore, the low resistance of thin film nickel silicide was obtained by vacuum annealing at $600^{\circ}C$.
The conduction behavior and electron concentration change in a-IGZO thin-films according to the RTA (rapid thermal annealing) were studied. The electrical characteristics of TFTs (thin-film-transistors) annealed by different temperatures were measured. The sheet resistance, electron concentration, and oxygen vacancy of a-IGZO film were measured by the four-point-probe-measurement, hall-effect-measurement, and XPS analysis. The RTA process increased the driving current of IGZO TFTs but the VTH shifted to the negative direction at the same time. When the RTA temperature is higher than $250^{\circ}C$, the leakage current at off-state increased significantly. This is attributed to the increase of oxygen vacancy resulting in the increase of electron concentration. We demonstrate that the RTA is a promising process to adjust the VTH of TFT because the RTA process can easily modify the electron concentration and control the conductivity of IGZO film with short process time.
CIGS 박막 태양 전지의 버퍼층은 흡수층과 윈도우층 사이의 밴드정렬(band alignment)을 통해 에너지 변환 효율을 향상시킨다. ZnS는 무독성의 II-VI 반도체 화합물로서 직접천이형 광대역 밴드갭과 n형 전도성을 가지며, 높은 광투과성, 높은 굴절률 등의 우수한 전기적, 광학적 특성을 가지고 있고, 우수한 격자정합을 가지는 물질이다. 이 연구에서, RF 마그네트론 스퍼터링 방법에 의해 증착 후 급속 열처리에 의해 제작된 ZnS 버퍼층 박막의 구조적, 광학적 특성의 상관관계에 대해 고찰하였다. (111), (220), (311) 면의 섬아연광 입방정 구조를 확인할 수 있고, 상대적으로 저온에서 급속열처리를 수행한 시료에서는 (002) 면의 우르쯔광 육방정 구조가 함께 나타나는 다결정이 되었다. 고온에서 급속열처리 수행한 시료에서는 섬아연광 입방정 구조의 단결정으로 상전이 된다. 화학적 성분 분석을 통해서 Zn/S의 비율이 화학양론에 근접한 시료에서 섬아연광 입방정 구조의 단결정이 나타났음을 확인하였다 급속열처리 온도가 증가할수록 흡수단이 다소간 단파장 쪽으로 이동되고, 가시광 파장 범위에서 평균 광투과율이 증가하는 경향성을 보이며 500℃ 조건에서는 80.40%로 향상되었다.
다양한 함량으로 네오디뮴이 도핑된 황화아연 박막제작은 RF 마그네트론 스퍼터링 장비를 이용하여 황화아연과 네오디뮴을 동시 증착하여 박막을 제작하였고, 후처리 공정으로 급속열처리를 400℃ 에서 30분간 실시하였다. 다양한 네오디뮴의 도핑 함량(0.35at.%, 1.31at.%, 1.82at.% 및 1.90at.%)을 갖는 ZnS 박막의 구조, 형태, 광학적 특성을 연구하였다. X-선 회절 패턴은 모든 박막에서 (111)방향의 큐빅 구조로 성장하였다. SEM 이미지와 AFM 이미지를 통해 네오디뮴 도핑 함량에 의한 박막의 표면 및 구조적 형태에 대하여 설명하였다. EDAX를 통해 다른 불순물이 포함되지 않은 Zn, S 및 Nd의 원소만을 확인하였다. UV-vis 스펙트럼을 이용하여 제작된 박막의 투과율과 밴드갭을 확인하였다.
In this paper, $TiO_2$ based thin-film transistors (TFTs) were fabricated using by an atomic layer deposition with high aspect ratio and excellent step coverage. $TiO_2$ semiconducting layer was deposited showing a rutile phase through the rapid thermal annealing process, and exhibited TFT characteristics with a $200{\mu}m$ channel length of low-leakage currents (none of current flow during off-state), stable threshold voltages (-10 V ~ 0 V), and a much higher on/off current ratio (<$10^5$), respectively.
Dinickel-silicide $(Ni_2Si)/glass$ was employed as a counter electrode for a dye-sensitized solar cell (DSSC) device. $Ni_2Si$ was formed by rapid thermal annealing (RTA) at $700^{\circ}C$ for 15 seconds of a 50 nm-Ni/50 nm-Si/glass structure. For comparison, $Ni_2Si$ on quartz was also prepared through conventional electric furnace annealing (CEA) at $800^{\circ}C$ for 30 minutes. XRD, XPS, and EDS line scanning of TEM were used to confirm the formation of $Ni_2Si$. TEM and CV were employed to confirm the microstructure and catalytic activity. Photovoltaic properties were examined using a solar simulator and potentiostat. XRD, XPS, and EDS line scanning results showed that both CEA and RTA successfully led to tne formation of nano $thick-Ni_2Si$ phase. The catalytic activity of $CEA-Ni_2Si$ and $RTA-Ni_2Si$ with respect to Pt were 68 % and 56 %. Energy conversion efficiencies (ECEs) of DSSCs with $CEA-Ni_2Si$ and $RTA-Ni_2Si$catalysts were 3.66 % and 3.16 %, respectively. Our results imply that nano-thick $Ni_2Si$ may be used to replace Pt as a reduction catalytic layer for a DSSCs. Moreover, we show that nano-thick $Ni_2Si$ can be made available on a low-cost glass substrate via the RTA process.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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