KR101050215B1 - Silicon nano point cluster formation method - Google Patents
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Abstract
본 발명은 15℃ 내지 300℃의 온도 조건에서 반응기 내의 서셉터 상에 p-GaN 기판을 안착시키는 단계(S1), 상기 반응기 내에 SiH4 가스를 주입하거나 SiH4 가스를 주입한 후 He 가스를 추가적으로 주입하는 단계(S2), 및 플라즈마-화학 기상 증착법 및 모듈레이션 방법을 이용하여 상기 기판상에 실리콘 나노점 클러스터를 형성하는 단계(S3)를 포함하는 실리콘 나노점 클러스터 형성방법을 제공한다.The present invention after injecting SiH 4 gas in the step (S1), the reactor for mounting a p-GaN substrates on a susceptor in the reactor at 15 ℃ to a temperature of 300 ℃ or injecting the SiH 4 gas in addition to He gas It provides a silicon nano-dot cluster forming method comprising the step of implanting (S2), and forming a silicon nano-dot cluster on the substrate by using a plasma-chemical vapor deposition method and a modulation method (S3).
실리콘 나노점, 클러스터, 플라즈마-화학 기상 증착법, 저온 Silicon nanodots, clusters, plasma-chemical vapor deposition, low temperature
Description
본 발명은 실리콘 나노점 클러스터 형성방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플라즈마-화학 기상 증착법을 이용하여 저온에서 다양한 공정조건에 의해 나노점 및 나노점 및 나노점 클러스트의 크기 및 밀도를 제어할 수 있는 실리콘 나노점 클러스터 형성방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for forming silicon nano-point clusters, and more specifically, it is possible to control the size and density of nano-points and nano-points and nano-point clusters by various process conditions at low temperature using plasma-chemical vapor deposition. The present invention relates to a method for forming silicon nanopoint clusters.
종래의 실리콘 나노점 증착 방법으로는 크게 습식식각, 원자력 현미경(AFM: Atomic Force Microsocopy), 주사터널링 현미경(Scanning Tunneling Microscopy) 및 집속 이온빔(FIB: Focus Ion-Beam) 공정을 이용한 방법 등이 있었다. 그러나, 상기 방법들은 공정이 매우 복잡하고, 고비용이 소요되며, 형성된 실리콘 나노점의 밀도와 크기를 제어하기 어렵다는 문제점이 있다.Conventional silicon nano dot deposition methods include wet etching, atomic force microscopy (AFM), scanning tunneling microscopy (FB), and focused ion beam (FIB) processes. However, these methods have a problem that the process is very complicated, expensive, and it is difficult to control the density and size of the formed silicon nano dots.
따라서 최근에는 알루미늄 박막을 양극산화(anodic aluminum oxide)시키는 과정에서 사용되는 전해질에 따라 자기 조립(self-assembled)된 금속 산화막 (metal oxide)의 나노기둥(nanopillar)을 식각 마스크로 이용하여, 유도결합 플라즈마를 이용한 반응성 이온 식각법(inductive couple plasma reactive ion etching)에 의하여 폴리실리콘 박막을 나노 도트(nano-dots) 형태로 형성하거나, 자기 조립된 금속 산화막의 나노기둥을 플라즈마 식각에 의하여 나노팁(nanotip) 배열로 형성시키는 나노구조물의 형성 방법과 Si-rich SiNx 박막의 증착과 열처리 공정을 통하여 실리콘 나노점을 미세한 화학적 양론비에 의하여 형성하는 방법 등이 시도되고 있다. 그러나, 상기 방법들도 실리콘 나노점의 밀도 및 크기 제어가 어려울 뿐만 아니라 제작 공정의 복잡함과 열처리에 의한 시편의 변형 및 제조 시간적 손실이 크다는 문제점이 있다.Therefore, in recent years, inductive coupling using a nanopillar of a metal oxide self-assembled according to an electrolyte used in anodizing an aluminum thin film as an etching mask. Form polysilicon thin films in the form of nano-dots by inductive couple plasma reactive ion etching using plasma, or nano-tips of self-assembled metal oxide films by plasma etching The method of forming the nanostructure by forming a nanostructure by forming a nano-array by a small stoichiometric ratio through the deposition and heat treatment process of the Si-rich SiNx thin film. However, the above methods also have problems in that it is difficult to control the density and size of the silicon nano-dots, and the complexity of the manufacturing process and the deformation of the specimen due to heat treatment and loss of manufacturing time are large.
대한민국 등록특허 제 730990호는 실리콘 절연막 제조장치 및 그 제조방법과 이를 이용한 실리콘 나노점 비휘발성 메모리 제조방법에 관한 것으로, 실리콘 기판을 반응 챔버 내의 기판 홀더에 장착한 후, 반응 챔버 내에 산소가스를 주입하여 상기 실리콘 기판 상에 산화막을 형성하는 제1단계; 반응 챔버 내에 산소가스와 헬륨가스를 주입하고, 타겟 홀더에 탑재된 실리콘 타겟에 고에너지의 펄스형 레이저 빔을 조사하여 상기 산화막 위에 실리콘 나노점 어레이를 포함하는 실리콘 산화막을 형성하는 제2단계; 열처리를 통해 상기 실리콘 나노점 어레이를 안정화하는 제3단계; 반응 챔버 내에 실리콘 원자를 포함하는 반응가스를 주입하여 상기 실리콘 나노점 어레이를 포함하는 실리콘 산화막 위에 실리콘 산화물 박막을 형성하는 제4단계; 실리콘 산화물 박막 상에 게이트 전극을 형성하는 제5단계;를 포함하는 실리콘 나노점 비휘발성 메모리 제조방법을 개시하고 있다.Republic of Korea Patent No. 730990 relates to a device for manufacturing a silicon insulating film, a method for manufacturing the same and a method for manufacturing a silicon nano-point nonvolatile memory using the same, after mounting the silicon substrate in the substrate holder in the reaction chamber, injecting oxygen gas into the reaction chamber A first step of forming an oxide film on the silicon substrate; Injecting oxygen gas and helium gas into the reaction chamber and irradiating a high energy pulsed laser beam to a silicon target mounted on the target holder to form a silicon oxide film including a silicon nano dot array on the oxide film; A third step of stabilizing the silicon nano dot array through heat treatment; Injecting a reaction gas containing silicon atoms into a reaction chamber to form a silicon oxide thin film on a silicon oxide film including the silicon nano dot array; Disclosed is a method of manufacturing a silicon nano-point nonvolatile memory including a fifth step of forming a gate electrode on a silicon oxide thin film.
그러나, 상기 기술은 고온의 공정 조건에서 펄스형 레이저 증착법을 사용한다는 점에서 공정 조건이 까다롭고, 고온의 열처리에 따른 시편의 변형이 발생하 며, 실리콘 기판에서만 실리콘 나노점 형성이 가능하기 때문에 이종의 기판에서 실리콘 나노점을 형성하기 어렵다는 문제점이 있다.However, the above technique is difficult in that it uses a pulsed laser deposition method at a high temperature process condition, deformation of the specimen due to high temperature heat treatment occurs, and only a silicon substrate can form silicon nanopoints, There is a problem that it is difficult to form silicon nano dots on the substrate.
따라서, 본 발명자들은 상기 종래기술의 문제점들을 해결하기 위하여 저온의 공정 조건에서 생성이 가능하고, 동종 기판뿐만 아니라 이종 기판 상에서도 실시할 수 있으며, 무선주파수 전력,반응가스의 유량 및 공정시간 등의 공정 조건을 조절하여 실리콘 나노점 및 나노점 클러스트의 크기 및 밀도를 임의적으로 제어할 수 있는 실리콘 나노점 클러스터 형성방법을 개발하기에 이르렀다.Therefore, the present inventors can be produced at low temperature processing conditions to solve the problems of the prior art, and can be carried out on heterogeneous substrates as well as homogeneous substrates, and processes such as radio frequency power, reaction gas flow rate and process time. The present inventors have developed a method for forming silicon nanopoint clusters capable of arbitrarily controlling the size and density of silicon nanopoints and nanopoint clusters by adjusting conditions.
본 발명의 목적은 저온의 공정 조건에서 생성이 가능한 실리콘 나노점 클러스터 형성방법을 제공하기 위한 것이다.An object of the present invention is to provide a method for forming a silicon nano-dot cluster that can be produced at low temperature processing conditions.
본 발명의 다른 목적은 동종 기판뿐만 아니라 이종 기판 상에서도 실시할 수 있는 실리콘 나노점 클러스터 형성방법을 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for forming silicon nanopoint clusters which can be carried out on heterogeneous substrates as well as homogeneous substrates.
본 발명의 또 다른 목적은 무선주파수 전력,반응가스의 유량 및 공정시간 등의 공정 조건을 조절하여 실리콘 나노점 및 나노점 클러스트의 크기 및 밀도를 임의적으로 제어할 수 있는 실리콘 나노점 클러스터 형성방법을 제공하기 위한 것이다.Still another object of the present invention is to provide a method for forming a silicon nanopoint cluster capable of arbitrarily controlling the size and density of silicon nanopoint and nanopoint clusters by adjusting process conditions such as radio frequency power, reaction gas flow rate and process time. It is to provide.
본 발명의 상기 및 기타 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.The above and other objects of the present invention can be achieved by the present invention described below.
본 발명에 따른 실리콘 나노점 클러스터 형성방법은 15℃ 내지 300℃의 온도 조건에서 반응기 내의 서셉터 상에 p-GaN 기판을 안착시키는 단계(S1), 상기 반응기 내에 SiH4 가스를 주입하거나 SiH4 가스를 주입한 후 He 가스를 추가적으로 주입하는 단계(S2), 및 플라즈마-화학 기상 증착법 및 모듈레이션 방법을 이용하여 상기 기판상에 실리콘 나노점 클러스터를 형성하는 단계(S3)를 포함하는 것을 특징으로 한다.In the method of forming a silicon nano-dot cluster according to the present invention, a step of depositing a p-GaN substrate on a susceptor in a reactor at a temperature condition of 15 ° C to 300 ° C (S1), injecting SiH 4 gas into the reactor or SiH 4 gas And injecting He gas additionally after injecting (S2), and forming silicon nanopoint clusters on the substrate using plasma-chemical vapor deposition and a modulation method (S3).
여기서, 상기 S1 단계 이전에 p-GaN 기판은 사파이어 기판 상에 u-GaN층, p- GaN층 및 p+-GaN층이 순차적으로 적층되어 형성되는 것을 특징으로 한다.Here, before the step S1, the p-GaN substrate is formed by sequentially stacking a u-GaN layer, a p-GaN layer, and a p + -GaN layer on a sapphire substrate.
상기 SiH4 가스의 유량은 5% SiH4 가스가 50 내지 100 sccm이고, He 가스가 30sccm인 것을 특징으로 한다.The flow rate of the SiH 4 gas is 5% SiH 4 gas is 50 to 100 sccm, He gas is characterized in that 30sccm.
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상기 방법은 무선주파수 전력(RF Power)이 30W 내지 100W의 공정조건을 가지는 것을 특징으로 한다.The method is characterized in that the radio frequency power (RF Power) has a process condition of 30W to 100W.
상기 방법은 공정시간이 10초 내지 120초의 공정조건을 가지는 것을 특징으로 한다.The method is characterized in that the process time has a process condition of 10 seconds to 120 seconds.
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상기 방법은 1 내지 500nm 크기의 나노점을 형성하는 것을 특징으로 한다.The method is characterized in that to form a nano point of 1 to 500nm size.
상기 방법은 적어도 2개의 1 내지 500nm 크기의 나노점을 형성하여 나노점 클러스터를 이루는 것을 특징으로 하는 실리콘 나노점 클러스터 형성방법.The method of forming a silicon nano-dot cluster, characterized in that to form a nano-dot cluster by forming at least two nano-dots of 1 to 500nm size.
본 발명은 저온의 공정 조건에서 생성이 가능하고, 동종 기판뿐만 아니라 이종 기판상에서도 실시할 수 있으며, 무선주파수 전력, 반응가스의 유량 및 공정시간 등의 공정 조건을 조절하여 실리콘 나노점 및 나노점 클러스트의 크기 및 밀도를 임의적으로 제어할 수 있는 실리콘 나노점 클러스터 형성방법을 제공하는 발명의 효과를 가진다.The present invention can be produced at low temperature processing conditions, can be carried out on heterogeneous substrates as well as homogeneous substrates, and silicon nano point and nano point clusters by adjusting process conditions such as radio frequency power, reaction gas flow rate and process time. The invention has the effect of providing a method for forming a silicon nano-dot cluster that can optionally control the size and density of the.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실리콘 나노점 클러스터 형성방법을 상세히 설명하지만, 본 발명이 후술하는 내용에 제한되는 것은 아니며, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양한 다른 형태로 구현할 수 있을 것이다.Hereinafter, the silicon nano dot cluster forming method according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to the following description, and those skilled in the art will have the technical idea of the present invention. The present invention may be embodied in various other forms without departing from the scope of the present invention.
도 1은 본 발명의 형성방법에 따라 p-GaN 기판상에 증착된 실리콘 나노점 클러스터를 개략적으로 나타낸 단면도이고, 도 2는 본 발명의 형성방법에 따라 p-GaN 기판상에 증착된 실리콘 나노점 클러스터를 보여주는 FE-SEM 사진이다.1 is a cross-sectional view schematically showing a cluster of silicon nano dots deposited on a p-GaN substrate according to the method of forming the present invention, and FIG. 2 is a silicon nano dots deposited on a p-GaN substrate according to the method of forming the present invention. FE-SEM picture showing clusters.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 실리콘 나노점 클러스터(500)는 사파이어 기판(100)의 상부에 순차적으로 적층된 u-GaN층(200), p-GaN층(300) 및 p+-GaN층(400) 상에 증착된다. LED용 발광다이오드 제작시 LED의 효율 및 품질을 고려하여 사파이어 기판(100)을 사용하고, 상기 사파이어 기판(100) 상에 u-GaN층(200), p-GaN층(300) 및 p+-GaN층(400)을 증착에 의하여 적층하여 p-GaN 기판을 제조한다. 그러나, 본 발명에서 사용하는 사파이어 기판은 하나의 예시일 뿐 실리콘(Si) 기판 뿐만 아니라 실리콘 이외의 기판, 예를 들어, 사파이어 기판, p-GaN, n-GaN 및/또는 u-GaN층이 증착된 사파이어 기판, GaAs, SiC, TCO 계열 기판 등에도 사용이 가능하다.As shown in FIG. 1, the silicon
상기 p-GaN 기판 상에 실리콘 입자를 플라즈마 화학 기상 증착(PECVD)법에 의해 증착시켜 실리콘 나노점 클러스터(500)를 형성한다. 상기 플라즈마 화학 기상 증착(PECVD)법은 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)장비를 이용하여 증착하는 방법으로, 당업자에게 널리 알려진 방식에 따라 수행될 수 있다.Silicon particles are deposited on the p-GaN substrate by plasma chemical vapor deposition (PECVD) to form a silicon
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 형성방법에 의해 플라즈마 화학 기상 증착(PECVD) 장비를 이용하여 실리콘 입자를 증착한 결과 p-GaN 기판 상에 실리콘 나노점 클러스터가 형성된 것을 확인할 수 있다.As shown in FIG. 2, as a result of depositing silicon particles using a plasma chemical vapor deposition (PECVD) apparatus by the forming method according to the present invention, it can be seen that silicon nano dot clusters are formed on a p-GaN substrate.
도 3은 본 발명에 따른 실리콘 나노점 클러스터의 형성방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.Figure 3 is a flow chart schematically showing a method of forming a silicon nano-dot cluster according to the present invention.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 실리콘 나노점 클러스터는 15℃ 내지 300℃의 온도 조건에서 반응기 내의 서셉터 상에 p-GaN 기판을 안착시키는 단계(S1 단계), 상기 반응기 내에 SiH4 가스를 주입하는 단계(S2 단계) 및 플라즈마-화학 기상 증착법을 이용하여 상기 기판상에 실리콘 나노점 클러스터를 형성하는 단계(S3 단계)에 의해 형성된다. 상기 공정 단계는 다른 공정을 추가할 수 있고, 당업자에게 자명한 단계의 일부 변경은 모두 본 발명의 권리에 포함된다고 볼 것이다.As shown in Figure 3, the silicon nano-dot cluster according to the present invention is to deposit a p-GaN substrate on the susceptor in the reactor at a temperature condition of 15 ℃ to 300 ℃ (step S1), SiH 4 in the reactor It is formed by the step of injecting a gas (step S2) and the step of forming a silicon nano-dot cluster on the substrate using a plasma-chemical vapor deposition method (step S3). The process steps may add other processes, and it will be appreciated that some modifications to steps apparent to those skilled in the art are included in the rights of the present invention.
도 4는 무선주파수 전력(RF Power)의 변화에 따른 실리콘 나노점 및 클러스터의 크기 변화를 보여주는 FE-SEM 사진이다.FIG. 4 is an FE-SEM photograph showing a change in size of silicon nano dots and clusters according to a change in RF power.
무선주파수 전력(RF Power)을 각각 30W, 60W 및 90W로 설정하여 p-GaN 기판상에 플라즈마 화학 기상 증착(PECVD)법을 이용한 실리콘 나노점 클러스터를 형성 실험을 행하였다. 또한, 공정 조건으로, 공정 온도는 상온(15℃)으로 하였고, 공정 압력은 1.0 Torr로 하였으며, 가스 유량은 5%SiH4 100sccm으로 하였고, 공정시간은 10 초(sec)로 동일한 조건하에서 수행하였다. 도 4에 도시된 바와 같이, 무선주파수 전력(RF Power)가 증가함에 따라 실리콘 나노점의 크기가 증가하는 것을 알 수 있다. 무선주파수 전력(RF Power) 변화에 따른 실리콘 나노점의 크기의 변화를 표로 나타내면 다음과 같다.Experiments were performed to form silicon nanopoint clusters using plasma chemical vapor deposition (PECVD) on p-GaN substrates with RF power set to 30W, 60W and 90W, respectively. In addition, as process conditions, the process temperature was at room temperature (15 ℃), the process pressure was 1.0 Torr, the gas flow rate was 5%
상기 표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 무선주파수 전력(RF Power)의 제어에 따라 실리콘 나노점 크기를 최소 40 nm에서 최대 160nm로 사용자의 목적에 맞게 임의적인 조절이 가능하다. 만약 무선주파수 전력이 100W를 초과하는 경우 실리콘 나노점의 크기가 200nm 이상으로 증가하고, 실리콘 나노점 및 나노점 클러스터의 형성시간이 짧아지기 때문에 밀도 조절이 어렵다는 문제점이 있고, 무선주파수 전력을 30W 미만으로 설정할 경우 반응가스 유량에 대해 플라즈마가 불안정하게 유지되어 실리콘 나노점 형성이 어렵다는 문제점이 있기 때문에 무선주파수 전력은 30W 내지 100W로 설정하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 30W 내지 90W로 설정한다.As can be seen in Table 1, according to the control of the radio frequency power (RF Power), the silicon nano dot size can be arbitrarily adjusted to the user's purpose from a minimum of 40 nm to a maximum of 160nm. If the radio frequency power exceeds 100W, the size of the silicon nanopoints increases to 200nm or more, and the formation time of the silicon nanopoints and the nanopoint clusters is short, so that it is difficult to control the density, and the radiofrequency power is less than 30W. When it is set to because the plasma is unstable with respect to the reaction gas flow rate has a problem that it is difficult to form silicon nano-dots, the radio frequency power is preferably set to 30W to 100W, more preferably 30W to 90W.
도 5 (A)는 공정시간의 변화에 따른 실리콘 나노점 클러스터의 밀도 변화를 보여주는 FE-SEM 사진이고, (B)는 공정시간에 대한 실리콘 나노점 클러스터의 밀도 변화량을 나타낸 그래프이다.Figure 5 (A) is a FE-SEM picture showing the density change of the silicon nano-point cluster with the change in the process time, (B) is a graph showing the density change amount of the silicon nano-point cluster with respect to the process time.
도 5 (A)에 도시된 바와 같이, 공정시간이 증가함에 따라 나노점 클러스터의 밀도는 비례하여 증가하는 것을 알 수 있다. 이 때 공정조건으로, 공정온도는 상온(15℃)으로 하였고, 공정 압력은 1.0 Torr로 하였으며, 가스 유량은 5%SiH4 100 sccm로 하였고, 무선주파수 전력(RF Power)은 30W로 동일 조건하에서 수행하였다. 도 5 (B)에서 알 수 있는 바와 같이, 공정시간이 증가함에 따라 실리콘 나노점 클러스터의 밀도는 선형적으로 증가함을 알 수 있다. 이로써 본 발명의 형성방법을 사용하는 경우 공정시간의 제어에 따라 실리콘 나노점 클러스터의 밀도를 임의적으로 제어할 수 있다. 만약 공정시간을 상기 조건 하에서 10초 미만으로 실시하는 경우 실리콘 나노점 및 나노점 클러스터의 생성이 어렵다는 문제점이 있고, 120초를 초과하여 실시하는 경우 실리콘 나노점 및 나노점 클러스터의 확산에 의한 병합 작용으로 실리콘 레이어(Silicon Layer)를 형성하게 된다는 문제점이 있는바 공정시간은 10초 내지 120초로 실시하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 공정시간을 10초 내지 60초로 한다.As shown in Figure 5 (A), it can be seen that as the process time increases, the density of the nano-point cluster increases in proportion. At this time, the process temperature was set at room temperature (15 ℃), the process pressure was set at 1.0 Torr, the gas flow rate was set at 5%
도 6은 모듈레이션(Modulation) 방법을 이용한 가스유량 변화에 따른 실리콘 나노점 클러스터의 크기 변화를 보여주는 FE-SEM 사진이다.6 is a FE-SEM photograph showing the change in size of the silicon nano-dot cluster according to the gas flow rate change using the modulation (Modulation) method.
도 6에 도시된 바와 같이, 공정조건에서 반응가스 유량은 5%SiH4를 50sccm만 주입한 것과 5%SiH4를 50sccm에 추가적으로 He을 30sccm을 주입한 조건에서 실험을 행하였다. 또한, 공정온도는 상온(15℃)으로 하였고, 공정압력은 1.0 Torr로 하였으며, 무선주파수 전력(RF Power)은 30W로 하였고, 공정시간은 10초(sec)로 동일한 조건하에서 수행하였다. 모듈레이션(modulation) 방법(플라즈마(plasma) on-off 컨트롤: delay time- 2sec)을 추가적으로 적용하여 실리콘 나노점 클러스터의 크기의 변화를 관찰한 결과를 표로 나타내면 다음과 같다.6, the reaction gas flow rate at the process conditions was subjected to an experiment in a condition implanting 30sccm He additionally a 5% SiH 4 to 5% SiH 4 as only one injection 50sccm to 50sccm. In addition, the process temperature was set to room temperature (15 ° C.), the process pressure was set to 1.0 Torr, the RF power was set to 30 W, and the processing time was performed under the same conditions as 10 seconds (sec). The results of observing changes in the size of the silicon nanopoint clusters by additionally applying a modulation method (plasma on-off control: delay time-2 sec) are shown in the table.
상기의 표 2에서 알 수 있는 바와 같이, 공정조건 변화에 따라 실리콘 나노점 클러스터의 크기는 각각 다르게 나타난 것을 알 수 있다. 이로써 가스유량 제어 및 공정방법 모듈레이션(modulation)에 따라서 실리콘 나노점 클러스터의 크기를 대략 200 nm 내지 500 nm로 사용자의 목적에 맞게 임의적인 조절이 가능하다. 만약 5%SiH4의 유량을 너무 적게 주입하는 경우 반응가스의 부족으로 플라즈마가 불안정하고, Si 나노점 형성이 되지 않고, 너무 다량으로 주입하는 경우 실리콘 레이어의 형성시간이 매우 짧아지기 때문에 실리콘 나노점 밀도 제어가 어렵다는 문제점이 있다.As can be seen in Table 2, it can be seen that the size of the silicon nano-dot clusters are different from each other according to the change in process conditions. As a result, the size of the silicon nano dot clusters may be arbitrarily adjusted to 200 nm to 500 nm according to gas flow control and process method modulation. If the flow rate of 5% SiH 4 is injected too little, the plasma becomes unstable due to the lack of reaction gas, and the formation of Si nanospots is too short. There is a problem that the density control is difficult.
따라서, 본 발명에 따른 실리콘 나노점 클러스터 형성방법에 의해 나노미터 크기의 입자를 증착하여 적용할 수 있는 발광 다이오드를 제작하는 경우, 조명용, 산업용 및 메모리 반도체의 플레이팅 게이트(Flating gate) 물질 활용뿐만 아니라 광전자소자 및 기억장치, 각종 센서와 관련된 매우 다양한 분야에서 매우 유용하게 사용될 수 있다는 이점이 있다.Therefore, when fabricating a light emitting diode that can be applied by depositing nanometer-sized particles by the method of forming a silicon nanodot cluster according to the present invention, it is possible to utilize only the plating gate materials of lighting, industrial and memory semiconductors. However, there is an advantage that it can be very useful in a wide variety of fields related to optoelectronic devices, memory devices, and various sensors.
도 1은 본 발명의 형성방법에 따라 p-GaN 기판상에 증착된 실리콘 나노점 클러스터를 개략적으로 나타낸 단면도1 is a cross-sectional view schematically showing a silicon nano-dot cluster deposited on a p-GaN substrate in accordance with the formation method of the present invention
도 2는 본 발명의 형성방법에 따라 p-GaN 기판상에 증착된 실리콘 나노점 클러스터를 보여주는 FE-SEM 사진FIG. 2 is a FE-SEM photograph showing silicon nanopoint clusters deposited on a p-GaN substrate in accordance with the formation method of the present invention. FIG.
도 3은 본 발명에 따른 실리콘 나노점 클러스터의 형성방법을 개략적으로 나타낸 순서도Figure 3 is a flow chart schematically showing a method of forming a silicon nano-dot cluster according to the present invention
도 4는 무선주파수 전력(RF Power)의 변화에 따른 실리콘 나노점 및 클러스터의 크기 변화를 보여주는 FE-SEM 사진4 is a FE-SEM photograph showing the change in size of the silicon nano-dots and clusters according to the change of RF power (RF Power)
도 5 (A)는 공정시간의 변화에 따른 실리콘 나노점 클러스터의 밀도 변화를 보여주는 FE-SEM 사진이고, (B)는 공정시간에 대한 실리콘 나노점 클러스터의 밀도 변화량을 나타낸 그래프5 (A) is a FE-SEM photograph showing the density change of the silicon nano-point cluster with the change of the process time, (B) is a graph showing the density change amount of the silicon nano-point cluster with respect to the process time
도 6은 모듈레이션(Modulation) 방법을 이용한 가스유량 변화에 따른 실리콘 나노점 클러스터의 크기 변화를 보여주는 FE-SEM 사진6 is a FE-SEM photograph showing the change in the size of the silicon nano-dot cluster according to the gas flow rate change using the modulation (Modulation) method
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
100: 사파이어 기판 200: u-GaN층100: sapphire substrate 200: u-GaN layer
300: p-GaN층 400: p+-GaN층300: p-GaN layer 400: p + -GaN layer
500: 실리콘 나노점 클러스터500: silicon nanopoint cluster
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