KR100578105B1 - 알루미늄 할로겐 화합물과 이종 금속 화합물의 혼합분위기를 이용한 다결정 규소박막의 제조방법 - Google Patents
알루미늄 할로겐 화합물과 이종 금속 화합물의 혼합분위기를 이용한 다결정 규소박막의 제조방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR100578105B1 KR100578105B1 KR1020030100539A KR20030100539A KR100578105B1 KR 100578105 B1 KR100578105 B1 KR 100578105B1 KR 1020030100539 A KR1020030100539 A KR 1020030100539A KR 20030100539 A KR20030100539 A KR 20030100539A KR 100578105 B1 KR100578105 B1 KR 100578105B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- thin film
- silicon thin
- metal
- polycrystalline silicon
- heat treatment
- Prior art date
Links
- 239000010409 thin film Substances 0.000 title claims abstract description 85
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 36
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 34
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 34
- -1 aluminum halogen compound Chemical class 0.000 title claims abstract description 21
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 title claims abstract description 19
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 55
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 55
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 38
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 29
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 25
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 25
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 25
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 18
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 15
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 7
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000010408 film Substances 0.000 claims description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 4
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims description 4
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 claims description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 2
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 claims description 2
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 claims description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims description 2
- 229910016569 AlF 3 Inorganic materials 0.000 claims 1
- VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K aluminium trichloride Chemical compound Cl[Al](Cl)Cl VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K 0.000 abstract description 14
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 11
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 11
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 6
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 150000001875 compounds Chemical group 0.000 description 4
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 4
- 238000000682 scanning probe acoustic microscopy Methods 0.000 description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910021591 Copper(I) chloride Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 description 2
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- OXBLHERUFWYNTN-UHFFFAOYSA-M copper(I) chloride Chemical compound [Cu]Cl OXBLHERUFWYNTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 2
- 238000004518 low pressure chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 2
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 2
- KLZUFWVZNOTSEM-UHFFFAOYSA-K Aluminium flouride Chemical compound F[Al](F)F KLZUFWVZNOTSEM-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 229910003771 Gold(I) chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 101150003085 Pdcl gene Proteins 0.000 description 1
- 229910021607 Silver chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- CECABOMBVQNBEC-UHFFFAOYSA-K aluminium iodide Chemical compound I[Al](I)I CECABOMBVQNBEC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 238000000089 atomic force micrograph Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 229910021419 crystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- FDWREHZXQUYJFJ-UHFFFAOYSA-M gold monochloride Chemical compound [Cl-].[Au+] FDWREHZXQUYJFJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 229910052743 krypton Inorganic materials 0.000 description 1
- DNNSSWSSYDEUBZ-UHFFFAOYSA-N krypton atom Chemical compound [Kr] DNNSSWSSYDEUBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 229910052754 neon Inorganic materials 0.000 description 1
- GKAOGPIIYCISHV-UHFFFAOYSA-N neon atom Chemical compound [Ne] GKAOGPIIYCISHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QMMRZOWCJAIUJA-UHFFFAOYSA-L nickel dichloride Chemical compound Cl[Ni]Cl QMMRZOWCJAIUJA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M silver monochloride Chemical compound [Cl-].[Ag+] HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 1
- 238000000859 sublimation Methods 0.000 description 1
- 230000008022 sublimation Effects 0.000 description 1
- PUGUQINMNYINPK-UHFFFAOYSA-N tert-butyl 4-(2-chloroacetyl)piperazine-1-carboxylate Chemical compound CC(C)(C)OC(=O)N1CCN(C(=O)CCl)CC1 PUGUQINMNYINPK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02518—Deposited layers
- H01L21/02521—Materials
- H01L21/02524—Group 14 semiconducting materials
- H01L21/02532—Silicon, silicon germanium, germanium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/24—Deposition of silicon only
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/56—After-treatment
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02518—Deposited layers
- H01L21/02587—Structure
- H01L21/0259—Microstructure
- H01L21/02595—Microstructure polycrystalline
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02656—Special treatments
- H01L21/02664—Aftertreatments
- H01L21/02667—Crystallisation or recrystallisation of non-monocrystalline semiconductor materials, e.g. regrowth
Abstract
본 발명은 다결정 규소박막의 제조방법에 관한 것으로, 비정질 규소박막을 알루미늄 할로겐 화합물 보다 바람직하게는 알루미늄 클로라이드(AlCl3)와 이종 금속 또는 이 금속이 함유된 금속 화합물의 혼합 분위기에서 열처리함으로써 경제적으로 다결정 규소박막을 제조할 수 있는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 알루미늄 할로겐 화합물 보다 바람직하게는 알루미늄 클로라이드(AlCl3)와 이종 금속 또는 이 금속이 함유된 금속 화합물의 혼합 분위기의 저온에서 비정질 규소박막을 결정화하여 경제적으로 효율적인 다결정 규소박막을 제조할 수 있는 방법과 이러한 방법에 의해 얻을 수 있는 다결정 규소박막의 제공을 목적으로 한다.
본 발명의 다결정 규소박막의 제조방법은 종래 다결정 규소박막의 제조에 있어서, 기판 위에 형성된 비정질 규소박막을 알루미늄 할로겐 화합물과 이종 금속 또는 이 금속이 함유된 금속 화합물이 99:1∼1:99의 비로 혼합된 분위기에서 400℃∼600℃의 온도로 열처리하는 단계를 포함한다.
Description
도 1a은 종래 알루미늄 금속 용액 흡착법을 이용하여 제조된 규소박막의 결정화 정도를 보여주는 X-선 회절(XRD) 분석 그래프이다.
도 1b는 본 발명에 의해 제조된 규소박막의 결정화 정도를 보여주는 X-선 회절 분석 그래프이다.
도 2는 본 발명에 의해 제조된 다결정 규소박막의 표면 거칠기를 나타낸 사진이다.
도 3은 본 발명에 의해 제조된 다결정 규소박막의 AES 분석 결과이다.
본 발명은 다결정 규소박막의 제조방법에 관한 것으로, 비정질 규소박막을 알루미늄 할로겐 화합물 보다 바람직하게는 알루미늄 클로라이드(AlCl3)와 이종 금속 또는 이 금속이 함유된 금속 화합물의 혼합 분위기에서 열처리함으로써 경제적으로 다결정 규소박막을 제조할 수 있는 방법에 관한 것이다.
최근 OLED용 TFT, SRAM용 TFT, EEPROM용 TFT, 태양전지, 이미지센서(image sensor)등과 같은 전자소자의 제작을 위해 다결정 규소박막의 제조 기술이 중요해짐에 따라 경제적으로 다결정 규소박막을 제조하기 위한 많은 연구가 이루어지고 있다.
경제적으로 다결정 규소박막을 제조하기 위해서는 비정질 규소 박막을 열처리하여 다결정 규소 박막으로 만드는 열처리 공정에서 열처리 온도를 낮추고 열처리 시간을 단축시켜야 한다.
비정질 규소박막은 금속 성분과 접촉하였을 때, 다결정 규소박막으로 고상 결정화되는 온도가 낮아지게 된다. 이를 위해 구리(Cu), 금(Au), 은(Ag), 니켈(Ni), 팔라듐(Pd), 알루미늄(Al) 등의 금속을 비정질 규소박막에 직접 박막으로 증착한 후 열처리하거나 또는 상기의 금속이나 금속 화합물이 산에 용해된 금속용액을 규소박막에 스핀 코팅한 후 열처리하여 결정화 온도를 감소시키는 방법들이 연구되고 있다.
특히 상기의 금속 중 알루미늄은 다른 금속들과는 달리 규소 내에서 0.067eV의 샐로우 억셉터 레벨(shallow acceptor level)에 존재하여 잔류한 금속성분이 전기적 결함(electrical defect)으로 영향을 미치는 정도가 작아 실제 소자 적용에 유리한 장점을 지니고 있다. 그러나 알루미늄을 금속용액의 형태로 규소박막에 가할 경우 산화물 생성으로 인해 결정화 온도저하 효과를 나타내지 않는다(D. K. Shon et. al., Japanese Journal of Applied Physis, Vol 35 Part 1, No. 2B, pp.1005(1996)). 또한 알루미늄 금속을 규소박막에 직접 증착하여 열처리하는 경우에도 결정화 온도가 감소하나 규소와 알루미늄이 혼합된 후 결정질 규소가 석출되면서 다결정 규소박막이 생성되어 박막 표면이 매끄럽지 못하며, 결정화 후 남아있는 알루미늄을 제거해 주어야 하고, 결정화된 규소 박막내 알루미늄이 상당량 잔존하게 되는 문제가 있다(M. Shahidul Haque, H. A. Naseem, and W. D. Brown, J. Appl. Phys. Vol. 75(8), 3928(1994)).
본 발명은 알루미늄 할로겐 화합물 보다 바람직하게는 알루미늄 클로라이드(AlCl3)와 이종 금속 또는 이 금속이 함유된 금속 화합물의 혼합 분위기에서 비정질 규소박막을 열처리함으로써 알루미늄 금속 박막을 증착하여 열처리하는 방법이 지니는 상기의 문제점을 극복하면서도 알루미늄 금속 용액을 이용하는 방법과는 달리 실질적으로 결정화 온도를 낮출 수 있는 다결정 규소 박막의 제조방법에 관한 것이다.
따라서, 본 발명은 알루미늄 할로겐 화합물 보다 바람직하게는 알루미늄 클로라이드(AlCl3)와 이종 금속 또는 이 금속이 함유된 금속 화합물의 혼합 분위기의 저온에서 비정질 규소박막을 결정화하여 경제적으로 효율적인 다결정 규소박막을 제조할 수 있는 방법과 이러한 방법에 의해 얻을 수 있는 다결정 규소박막의 제공을 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다결정 규소박막의 제조방법은 종래 다결정 규소박막의 제조에 있어서, 기판 위에 형성된 비정질 규소박막을 알루미늄 할로겐 화합물과 이종 금속 또는 이 금속이 함유된 금속 화합물의 혼합 분위기에서 열처리하는 단계를 포함한다.
상기에서 기판 위에 비정질 규소박막을 형성방법은 종래 기판 위에 규소 박막을 형성할 수 있는 방법이라면 어느 특정한 공정에 제한됨이 없이 실시할 수 있다. 본 발명에서 기판 위에 규소박막을 형성할 수 있는 방법의 일예로서 화학기상증착법(CVD), 스퍼터링법(Sputtering) 또는 이베이퍼레이션법(Evaporation) 중에서 선택된 어느 하나의 공정을 사용할 수 있다.
상기에서 규소 박막이 형성된 기판은 유리판, 석영판, 전기가 통하지 않는 비정질 산화막이 피복된 유리판, 전기가 통하지 않는 비정질 산화막이 피복된 석영판 또는 규소 웨이퍼를 사용할 수 있다. 이때 기판 위에 형성되는 비정질 규속박막의 두께는 수십 Å에서 수 ㎛가 적당하다.
본 발명에서 비정질 규소박막의 열처리는 알루미늄 할로겐 화합물과 이종 금속이 99:1∼1:99의 비로 혼합된 혼합 분위기에서 400℃∼600℃의 온도로 발열체에 의한 가열방식 또는 전자기파에 의한 가열방식에 의해 실시할 수 있다.
상기에서 알루미늄 할로겐 화합물은 알루미늄과 할로겐 원소가 결합된 화합물로서 본 발명에서 알루미늄 할로겐 화합물은 알루미늄 클로라이드(AlCl3), 요오드화 알루미늄(AlI3), 알루미늄 브로마이드(AlBr3), 알루미늄 플루오라이드(AlF3
) 중에서 선택된 어느 하나를 사용할 수 있다.
한편 본 발명에서 알루미늄 할로겐 화합물과 금속 또는 금속 화합물을 혼합하여 금속유도결정화의 금속공급원으로 사용할 수 있다. 알루미늄 할로겐 화합물 이외에 사용할 수 있는 금속 공급원은 금속유도결정화 효과를 나타내는 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 니켈(Ni), 팔라듐(Pd) 중에서 선택된 어느 하나의 금속을 이용하거나 또는 이들 금속을 포함하는 화합물을 사용할 수 있다. 본 발명에서 상기 금속을 포함하는 화합물의 일예로서 AuCl, AgCl, CuCl, CuCl2, NiCl2, PdCl 중에서 선택된 어느 하나의 금속 화합물을 사용할 수 있다.
본 발명에서 비정질 규소 박막의 열처리 온도가 400℃ 미만이면 다결정 규소박막의 형성되는 시간이 오래 걸리는 문제가 있고, 600℃ 초과하면 다결정 규소박막 형성에 대한 뚜렷한 효과의 상승이 없다. 따라서 본 발명에서 비정질 규소 박막의 열처리 온도는 400℃∼600℃에서 실시하는 것이 좋다.
한편 본 발명에서 비정질 규소박막을 열처리 후 다결정 규소박막의 생성은 라만(Raman)이나 X-선 회절(XRD) 분석을 통하여 확인할 수 있다.
본 발명에서 알루미늄 할로겐 화합물과 이종 금속 또는 이 금속이 포함된 금 속 화합물이 혼합된 분위기에서 비정질 규소박막의 열처리시 다양한 혼합분위기에서 열처리를 실시한바 알루미늄 할로겐 화합물과 이종 금속 또는 이 금속이 포함된 금속 화합물을 99:1∼1:99 비의 혼합분위기에서 열처리시 본 발명의 목적에 부합하는 다결정 규소박막을 얻을 수 있다.
또한 비정질 규소박막을 열처리 전에 알루미늄 할로겐 화합물과 이종 금속 또는 이 금속이 포함된 금속 화합물을 150℃∼400℃의 온도에서 혼합하여 알루미늄 할로겐 화합물과 이종 금속 또는 이 금속이 포함된 금속 화합물의 분위기를 일정하게 유지할 수 있다. 만일 400℃ 이상이 되면 알루미늄 할로겐 화합물의 승화속도가 빨라져 공정 중 일정하게 알루미늄 및 이종 금속 또는 이 금속이 포함된 금속 화합물 소스를 공급하기 어렵기 때문이다.
본 발명에서 비정질 규소박막의 기판에 열처리를 위한 알루미늄 할로겐 화합물과 이종 금속 또는 이 금속이 포함된 금속 화합물의 혼합분위기를 제공하기 전에 불활성 분위기 또는 진공분위기로 형성하는 단계를 더 포함하여 산화가 쉬운 알루미늄의 산화를 방지하여 효과적으로 열처리를 실시할 수 있다. 상기에서 불활성 분위기를 위해 질소, 아르곤, 헬륨, 네온, 크립톤 중에서 선택된 어느 하나의 불활성 기체를 사용할 수 있다.
본 발명에서 열처리는 비정질 규소박막의 핵생성을 유도하기 위해 400∼600℃의 온도에서 0.1∼5시간 동안 실시하는 1차 열처리 단계와,
상기 1차 열처리 후 입자성장을 촉진하기 위하여 불활성 분위기 또는 진공분위기에서 400∼900℃의 온도로 0.1∼10시간 동안 2차 열처리를 수행하는 다단계 열 처리를 실시하여 비정질 규소박막을 결정화 할 수 있다. 이때 다단계 열처리를 실시함에 있어서 다양한 조건으로 실시한바 전술한 수치 범위의 온도, 시간 조건에서 각각 1차 열처리 및 2차 열처리를 실시하여 본 발명의 목적에 부합하는 다결정 규소박막을 얻을 수 있다.
한편 본 발명은 상기에서 언급한 방법에 의해 얻을 수 있는 다결정 규소박막을 포함한다.
이하, 본 발명을 비교예, 실시예를 통하여 좀 더 구체적으로 설명하고자 한다. 실시예는 본 발명의 공정 및 효과를 구체적으로 예시하여 이해를 돕기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이 실시예에 국한되지 않는다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
<비교예>
열산화법으로 산화규소가 형성된 규소 웨이퍼를 기판으로 사용하여 기판온도 550℃에서 SiH4 가스를 흘려주면서 LPCVD법으로 1000Å 두께의 비정질 규소 박막을 증착하였다.
금속 공급원으로서 알루미늄을 금속용액의 형태로 공급((D. K. Shon et. al., Japanese Journal of Applied Physis, Vol 35 Part 1, No. 2B, pp.1005(1996))하여 550℃에서 5시간 열처리하였다.
<실시예>
열산화법으로 산화규소가 형성된 규소 웨이퍼를 기판으로 사용하여 기판온도 550℃에서 SiH4 가스를 흘려주면서 LPCVD법으로 1000Å 두께의 비정질 규소 박막을 증착하였다.
금속 공급원으로서 AlCl3와 NiCl2 분말을 10:1 비율로 300℃에서 혼합한 다음 이 금속 공급원을 이용해 상기 비정질 규소 박막을 아르곤(Ar) 분위기에서 480℃의 온도로 5시간 동안 열처리하였다.
도 1a는 비교예와 같이 종래의 금속용액을 통하여 알루미늄을 공급하여 550℃에서 5시간 열처리한 규소 박막의 X-선 회절을 나타낸 그래프이다. 도 1b는 실시예와 같이 본 발명에 의해 비정질 규소박막을 알루미늄 클로라이드(AlCl3)와 염화니켈(NiCl2)이 10:1의 비로 혼합된 분위기에서 480℃에서 5시간 열처리한 규소 박막의 X-선 회절을 이용하여 분석한 결과이다. 본 발명의 방법으로 480℃에서 5시간 열처리에 의해 (111), (220), (311) 피크가 뚜렷하게 관찰되나, 종래의 방법의 경우 550℃에서 5시간 열처리한 후에도 아무런 피크가 관찰되지 않아 비정질 규소 박막이 그대로 존재하고 있음을 알 수 있다.
도 2는 실시예의 방법에 의해 다결정 규소박막 제조시 480℃에서 10시간 열처리한 규소 박막의 표면 AFM 이미지를 나타낸 것이다. 표면 거칠기의 평균값이 5Å미만으로 열처리 이후 매우 평탄한 표면을 보여준다.
도 3은 실시예의 방법에 의해 480℃에서 5시간 열처리한 규소 박막의 AES(Auger Electron Spectroscopy) 분석 결과이다. AES 분석은 불순물을 1%까지 검출해내는 분석 방법으로서 알루미늄 함량이 1%이상일 때 1393eV에서 알루미늄 피크가 나타나고, 니켈의 함량이 1%이상일 때 852eV에서 니켈 피크가 나타난다. 그러나, 본 발명의 실시예 방법에 따라 결정화한 다결정 규소박막 분석시 알루미늄 피크와 니켈 피크가 나타나지 않은 사실로부터 결정화된 규소박막 내에는 금속이 1%이하로 억제될 수 있다는 사실을 확인할 수 있다.
상기의 실시예의 결과로부터, 본 발명의 방법에 따라 제조된 다결정 규소박막은 보다 저온에서 결정화가 가능할 뿐 아니라, 결정화된 규소박막내에 잔류금속의 양이 극도로 제한되며 표면평탄도가 우수한 특성을 지니고 있으므로 본 발명은 종래의 결정화 열처리법을 대체할 수 있는 유용한 이점을 가진다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
Claims (11)
- 다결정 규소박막의 제조에 있어서,비정질 규소박막이 증착된 기판을 알루미늄 할로겐과 이종 금속 또는 이 금속이 포함된 금속 화합물의 혼합 분위기에서 열처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다결정 규소박막의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 비정질 규소박막은 유리판, 석영판, 전기가 통하지 않는 비정질 산화막이 피복된 유리판, 전기가 통하지 않는 비정질 산화막이 피복된 석영판 또는 규소 웨이퍼 중에서 선택된 어느 하나의 기판에 화학기상증착법(CVD), 스퍼터링법, 이베이퍼레이션법 중 어느 하나의 방법을 이용하여 수십 Å에서 수 ㎛의 두께로 형성함을 특징으로 하는 다결정 규소박막의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 알루미늄 할로겐 화합물은 AlCl3, AlI3, AlBr3, AlF3 중에서 선택된 어느 하나 임을 특징으로 하는 다결정 규소박막의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 금속은 Au, Ag, Cu, Ni, Pd 중에서 선택된 어느 하나 이거나 또는 이들 금속이 함유된 금속화합물 임을 특징으로 하는 다결정 규소박막의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 알루미늄 할로겐 화합물과 이종 금속은 99:1∼1:99의 비로 혼합됨을 특징으로 하는 다결정규소박막의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 열처리는 400℃∼600℃의 온도에서 실시됨을 특징으로 하는 다결정규소박막의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 열처리는 발열체에 의한 가열방식 또는 전자기파에 의한 가열방식에 의해 열처리함을 특징으로 하는 다결정 규소박막의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 열처리 전에 알루미늄 할로겐 화합물과 이종 금속을 150℃∼400℃의 온도에서 혼합하는 것을 특징으로 하는 다결정 규소박막의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 비정질 규소박막의 기판에 열처리를 위한 알루미늄 할로겐 화합물과 이종 금속 또는 이 금속이 포함된 금속화합물의 혼합분위기를 제공하기 전에 불활성 분위기 또는 진공분위기로 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다결정 규소박막의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 열처리는 비정질 규소박막의 핵생성을 유도하기 위해 400∼600℃의 온도에서 0.1∼5시간 동안 실시하는 1차 열처리 단계와,1차 열처리 후 입자성장을 촉진하기 위하여 불활성 분위기 또는 진공분위기에서 400∼900℃의 온도에서 0.1∼10시간 동안 2차 열처리를 수행하는 다단계 열처리인 것을 특징으로 하는 다결정 규소박막의 제조방법.
- 삭제
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020030100539A KR100578105B1 (ko) | 2003-12-30 | 2003-12-30 | 알루미늄 할로겐 화합물과 이종 금속 화합물의 혼합분위기를 이용한 다결정 규소박막의 제조방법 |
| US11/025,853 US20050241931A1 (en) | 2003-12-30 | 2004-12-30 | Methods of manufacturing polycrystalline silicon thin film |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020030100539A KR100578105B1 (ko) | 2003-12-30 | 2003-12-30 | 알루미늄 할로겐 화합물과 이종 금속 화합물의 혼합분위기를 이용한 다결정 규소박막의 제조방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20050068749A KR20050068749A (ko) | 2005-07-05 |
| KR100578105B1 true KR100578105B1 (ko) | 2006-05-10 |
Family
ID=35185959
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020030100539A KR100578105B1 (ko) | 2003-12-30 | 2003-12-30 | 알루미늄 할로겐 화합물과 이종 금속 화합물의 혼합분위기를 이용한 다결정 규소박막의 제조방법 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20050241931A1 (ko) |
| KR (1) | KR100578105B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101090144B1 (ko) * | 2010-06-11 | 2011-12-07 | 한국과학기술원 | 폴리실리콘 결정화 기술 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4411331B2 (ja) * | 2007-03-19 | 2010-02-10 | 信越化学工業株式会社 | 磁気記録媒体用シリコン基板およびその製造方法 |
| US9752918B2 (en) | 2014-08-04 | 2017-09-05 | Extron Company | System for sensing flowable substrate levels in a storage unit |
| US10571326B2 (en) | 2015-08-07 | 2020-02-25 | Extron Company | System for sensing substance levels in a storage unit |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR970006723B1 (ko) * | 1993-09-07 | 1997-04-29 | 한국과학기술원 | 입자 크기가 큰 다결정 규소 박막의 제조방법 |
| US6241817B1 (en) * | 1997-05-24 | 2001-06-05 | Jin Jang | Method for crystallizing amorphous layer |
-
2003
- 2003-12-30 KR KR1020030100539A patent/KR100578105B1/ko not_active IP Right Cessation
-
2004
- 2004-12-30 US US11/025,853 patent/US20050241931A1/en not_active Abandoned
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101090144B1 (ko) * | 2010-06-11 | 2011-12-07 | 한국과학기술원 | 폴리실리콘 결정화 기술 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20050068749A (ko) | 2005-07-05 |
| US20050241931A1 (en) | 2005-11-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101878746B1 (ko) | 육방정계 질화붕소 시트, 그의 제조방법 및 이를 구비하는 전기소자 | |
| US10640866B2 (en) | Process for the production of two-dimensional nanomaterials | |
| TW201732066A (zh) | 光子裝置、用於沈積層於光子裝置中的氣相沈積製程以及光活性材料 | |
| JP2003298062A (ja) | 薄膜トランジスタ及びその製造方法 | |
| US7557375B2 (en) | Method for fabricating crystalline silicon | |
| EP2933825B1 (en) | Crystalline multilayer structure and semiconductor device | |
| KR101304286B1 (ko) | 다결정층 제조방법 | |
| JP3728467B2 (ja) | 単結晶ダイヤモンド膜の形成方法 | |
| KR100578105B1 (ko) | 알루미늄 할로겐 화합물과 이종 금속 화합물의 혼합분위기를 이용한 다결정 규소박막의 제조방법 | |
| JP3965215B2 (ja) | 半導体基材の製造方法 | |
| TW201219309A (en) | Nanocrystalline copper indium diselenide (CIS) and ink-based alloys absorber layers for solar cells | |
| KR20170133628A (ko) | 롤투롤 공정을 위한 화학기상 증착법을 이용한 유연 기재 상의 이황화 몰리브덴 나노박막 또는 이황화 텅스텐 나노박막 제조방법 | |
| KR100480367B1 (ko) | 비정질막을결정화하는방법 | |
| JP4576201B2 (ja) | 三酸化モリブデン層の作製方法 | |
| JP4321925B2 (ja) | 半導体基材の製造方法 | |
| JP2005236264A (ja) | 多結晶シリコン薄膜の製造方法及びこれを用いて製造される多結晶シリコンを用いる薄膜トランジスタ | |
| JP2006332299A (ja) | ハロゲン化アルミニウムと異種金属又は金属化合物とを含む混合雰囲気における多結晶シリコン薄膜の製造方法 | |
| KR100738659B1 (ko) | 니켈 할로겐 화합물 분위기를 이용한 다결정 규소박막의제조방법 | |
| KR100361971B1 (ko) | 알루미늄 화합물 분위기를 이용한 다결정 규소 박막의 제조방법 | |
| JP4527090B2 (ja) | 半導体基材の製造方法 | |
| KR100569881B1 (ko) | 실리사이드 에피택시층을 이용한 고품위 실리콘 박막의전이방법 | |
| KR100786801B1 (ko) | 실리콘 에피택시 층을 적용한 고품질의 다결정 실리콘박막의 제조방법 및 다결정 실리콘 박막을 포함하는전자소자 | |
| KR100425857B1 (ko) | 비정질실리콘박막의결정화방법 | |
| JP2007165921A (ja) | 半導体基材及びその製造方法 | |
| KR860000161B1 (ko) | 인듐 안티몬계 복합 결정반도체 및 그 제조방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20110225 Year of fee payment: 6 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |