KR101169018B1 - Single crystal silicon thin film and manufacturing method thereof - Google Patents

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이석호
박주영
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Abstract

PURPOSE: A single crystal silicon thin film and a manufacturing method thereof are provided to reduce fabrication costs by forming the single crystal silicon thin film by using an oxidation-reduction reaction of mono-silane and silicon tetra-fluoride gas. CONSTITUTION: A silicon wafer(110) is prepared. A lower side porous layer(111) is formed on the silicon wafer. An upper side porous layer(113) is formed on the lower side porous layer. The lower side porous layer and the upper side porous layer are formed with an electrochemical etching method. The porosity of the lower side porous layer is higher than the porosity of the upper side porous layer. A seed layer(115) is formed on the upper porous layer. A single crystal silicon thin film(100) having a thickness of 1μm to 80μm is grown up on the upper side of the seed layer.

Description

단결정 실리콘 박막 및 이의 제조 방법{SINGLE CRYSTAL SILICON THIN FILM AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}Single Crystal Silicon Thin Film and Method for Manufacturing the Same {SINGLE CRYSTAL SILICON THIN FILM AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 단결정 실리콘 박막 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 상압 플라즈마 화학기상증착 기법(APCVD)을 통해 400~700℃의 저온과 0.1~1kgf/㎠의 고압에서 원료가스로 모노실란(SiH4) 가스와 사불화실리콘(SiF4)를 혼합한 가스를 이용하여 상압에서 플라즈마를 생성시키고, 모노실란과 사불화실리콘 가스가 갖는 산화환원 반응을 이용해 단결정 실리콘 박막을 제조하도록 하는 단결정 실리콘 박막 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a single crystal silicon thin film and a method for manufacturing the same, and in detail, monosilane (SiH4) as a raw material gas at a low temperature of 400 to 700 ° C. and a high pressure of 0.1 to 1 kgf / cm 2 through atmospheric pressure plasma chemical vapor deposition (APCVD). ) Monocrystalline silicon thin film and its preparation to produce a plasma at atmospheric pressure using a gas mixed with silicon tetrafluoride (SiF4) and to produce a single crystal silicon thin film using a redox reaction of monosilane and silicon tetrafluoride gas It is about a method.

파워 트랜지스터, 레이저, LED, 고주파소자, 태양전지 등의 반도체디바이스에 이용되는 실리콘, SiC, GaN, AlN, 산화아연, 다이아몬드 등의 단결정 박막이나 기판은 최근의 디바이스의 고집적화, 고휘도화, 고주파화, 박막화 등에 의해 점점 더 중요도가 증가되고 있다.Single crystal thin films and substrates such as silicon, SiC, GaN, AlN, zinc oxide, and diamond, which are used in semiconductor devices such as power transistors, lasers, LEDs, high frequency devices, and solar cells, have recently been highly integrated, high brightness, high frequency, Increasingly important, such as thinning.

통상 단결정 박막은 격자 정수가 가까운 예컨대 실리콘, 사파이어, SiC 등으로부터 선택되는 단결정 기판 상에 기상, 액상 에피택셜이나 스퍼터, EB, MBE, 승화 등의 PVD법 등에 의해 적층 성장하여 제조되고 있다.Usually, a single crystal thin film is manufactured by laminating and growing on a single crystal substrate having a lattice constant close to, for example, silicon, sapphire, SiC, etc. by PVD methods such as vapor phase, liquid phase epitaxial or sputter, EB, MBE, sublimation, and the like.

단결정 기판을 씨앗층으로 성장하는 단결정 박막은 성장중에 격자정수나 열팽창계수의 불일치에 따른 결정 변형이나 적층 결함, 전위(轉位)결함, 마이크로 파이프 등의 다양한 결정 결함이 동반 된다. 그래서 이를 최소화 하며 고속성장 시키느냐가 관건이나 후공정과의 연속성, 고온공정에 의한 열충격의 최소화, 에너지 효율 및 생산성을 고려할 때 가능한 저온에서 고품질의 단결정 박막을 고속성장 시키는 기술이 핵심이라 하겠다. A single crystal thin film growing from a single crystal substrate as a seed layer is accompanied with various crystal defects such as crystal deformation, lamination defects, dislocation defects, and micropipes due to mismatches of lattice constants and thermal expansion coefficients during growth. Therefore, the key to the rapid growth of high quality single crystal thin film at the low temperature is the key when considering whether to minimize it and to grow at high speed, in consideration of continuity with post-process, minimization of thermal shock by high temperature process, energy efficiency and productivity.

그러나 저온에서 성장속도를 증가시키게 되면 결정 결함이 증가하게 되고, 이는 디바이스의 초기 특성이나 장기 신뢰성에 악영향을 주기 때문에, 고성능, 고신뢰의 반도체 디바이스를 제작하기 위해서는 이용되는 저온?고속 성장의 신기술이 필요하다.However, increasing the growth rate at low temperatures increases crystal defects, which adversely affects the initial characteristics and long-term reliability of the device. Therefore, new low-speed and high-speed growth technologies are needed to manufacture high-performance, high-reliability semiconductor devices. Do.

국내 공개특허공보 10-2002-0018161호에는 촉매CVD법을 활용하여 1600~1800℃의 고온으로 가열된 금속촉매에 원료가스인 SiH4와 H2의 혼합가스를 분해하여 200~600℃에서 단결정 실리콘 에피박막을 성장 시키나 성장속도가 낮아 100㎚m 성장에는 적합하나 1㎛ 이상의 두꺼운 성장층을 요하는 응용에는 적합하지 못하다.Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2002-0018161 uses a catalytic CVD method to decompose a mixed gas of raw material gas SiH4 and H2 into a metal catalyst heated at a high temperature of 1600 to 1800 ° C to form a single crystal silicon epitaxial film at 200 to 600 ° C. It is suitable for 100nmm growth but low growth rate, but not suitable for applications requiring a thick growth layer of 1㎛ or more.

국내 등록특허공보 10-0716653호에는 고상에피택시 방법을 이용해서 반도체 소자의 콘택 형성 방법으로 사용하였으며, SiH4/PH3 가스를 활용하여 150~200 torr, 450~750℃, 2~3분, 컨택형성을 위한 기술 RPCVD, LPCVD, RTCVD, APCVD, MBE 법등으로 제작 가능하다고 한다.In Korean Patent Publication No. 10-0716653, a solid-phase epitaxy method was used as a method for forming a semiconductor device contact, and using SiH4 / PH3 gas, 150-200 torr, 450-750 ° C, 2-3 minutes, contact formation It can be produced by RPCVD, LPCVD, RTCVD, APCVD, MBE method.

그러나, 이러한 종래의 실리콘 단결정 성장기술은 600℃ 이하의 저온에서 구현 하였으나 성장속도가 낮아 박막의 두께가 상대적으로 두꺼운 1~100㎛의 단결정 박막을 요구하는 응용에는 적용이 불가하다. However, although the conventional silicon single crystal growth technology is implemented at a low temperature of 600 ° C. or lower, the growth rate is low, and thus it is not applicable to an application requiring a single crystal thin film having a relatively thick thickness of 1 to 100 μm.

선행기술 1 국내 공개특허공보 10-2002-0018161호Prior Art 1 Korean Patent Publication No. 10-2002-0018161 선행기술 2 국내 등록특허공보 10-0716653호Prior Art 2 Domestic Patent Publication No. 10-0716653

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 상압 플라즈마 화학기상증착 기법(APCVD)을 통해 400~700℃의 저온과 0.1~1kgf/㎠의 고압에서 원료가스로 모노실란(SiH4) 가스와 사불화실리콘(SiF4)를 혼합한 가스를 이용하여 상압에서 플라즈마를 생성시키고, 모노실란과 사불화실리콘 가스가 갖는 산화환원 반응을 이용해 단결정 실리콘 박막을 제조하도록 하는 단결정 실리콘 박막 및 이의 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the above problems, and the monosilane (SiH4) gas as a raw material gas at a low temperature of 400 ~ 700 ℃ and high pressure of 0.1 ~ 1kgf / ㎠ through the atmospheric pressure plasma chemical vapor deposition (APCVD) Provided is a single crystal silicon thin film and a method for producing the same, wherein the plasma is generated at atmospheric pressure using a gas containing silicon fluoride (SiF 4), and a single crystal silicon thin film is prepared by using a redox reaction of monosilane and silicon tetrafluoride gas. The purpose is.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은,According to an aspect of the present invention,

상부에 전기화학에칭법으로 기공율이 서로 다른 하부 기공층과, 상부 기공층을 형성시킨 후 1000~1200℃ 이상의 수소분위기에서 열처리하여 상기 상부 기공층 상에 시드층을 형성하여 n형 또는 p형 실리콘 웨이퍼를 준비하는 제 1공정과; 상기 실리콘 웨이퍼의 시드층 상에 단결정 실리콘을 플라즈마 파워 100~3000W, 주파수가 20~150㎒, 400~700℃의 저온과 0.1~1kgf/㎠의 고압에서 원료가스로 모노실란(SiH4) 가스와 사불화실리콘(SiF4) 가스가 모노실란(SiH4) 가스/사불화실리콘(SiF4) 0.1~30의 가스비로 혼합한 가스를 이용하고, 캐리어 가스로 헬륨(He) 또는 아르곤(Ar)을 이용하여 플라즈마를 생성시키고, 모노실란(SiH4) 가스와 사불화실리콘(SiF4) 가스가 갖는 산화환원 반응을 이용하여 수행하는 상압 플라즈마 화학기상증착 기법(APCVD)을 통해 에피 성장시켜 1~80㎛의 두께를 가지는 단결정 실리콘 박막을 형성하는 제 2공정; 및 레이어 트랜스퍼 기법으로 물리적 힘을 가해 상기 하부 기공층과 상부 기공층을 분리하여 상기 단결정 실리콘 박막을 분리시키고, 분리된 실리콘 웨이퍼를 재활용하여 다시 상면에 단결정 실리콘 박막을 성정시키는 제 3공정으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.After forming the lower pore layer and the upper pore layer having different porosities by the electrochemical etching method on the top, and heat treatment in a hydrogen atmosphere of 1000 ~ 1200 ℃ or more to form a seed layer on the upper pore layer n-type or p-type silicon A first step of preparing a wafer; Monocrystalline (SiH4) gas was used as the raw material gas on the seed layer of the silicon wafer at a plasma power of 100 to 3000 W, a frequency of 20 to 150 MHz, a low temperature of 400 to 700 ° C, and a high pressure of 0.1 to 1 kgf / cm2. Silicon fluoride (SiF4) gas was mixed with monosilane (SiH4) gas / silicon tetrafluoride (SiF4) at a gas ratio of 0.1-30, and helium (He) or argon (Ar) was used as a carrier gas. A single crystal having a thickness of 1 to 80 μm was formed by epitaxial growth through an atmospheric plasma chemical vapor deposition technique (APCVD), which is performed using a redox reaction of a monosilane (SiH 4) gas and a silicon tetrafluoride (SiF 4) gas. A second step of forming a silicon thin film; And a third process of separating the lower and upper pore layers by applying a physical force by using a layer transfer technique to separate the single crystal silicon thin film, and recycling the separated silicon wafer to form the single crystal silicon thin film on the upper surface again. It features.

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본 발명의 다른 특징은,According to another aspect of the present invention,

상기의 단결정 실리콘 박막의 제조 방법에 의해 제조된 단결정 실리콘 박막을 특징으로 한다.It is characterized by a single crystal silicon thin film produced by the above method for producing a single crystal silicon thin film.

상기와 같이 구성되는 본 발명인 단결정 실리콘 박막 및 이의 제조 방법에 따르면, 상압 플라즈마 화학기상증착 기법(APCVD)을 통해 400~700℃의 저온과 0.1~1kgf/㎠의 고압에서 원료가스로 모노실란(SiH4) 가스와 사불화실리콘(SiF4)를 혼합한 가스를 이용하여 상압에서 플라즈마를 생성시키고, 모노실란과 사불화실리콘 가스가 갖는 산화환원 반응을 이용해 단결정 실리콘 박막을 제조하여 제조 단가를 상대적으로 낮추고, 태양전지 흡수층으로 사용시 15% 이상(싱글 셀, Single cell)의 변환효율을 가지도록 할 수 있다.According to the present invention, a single crystal silicon thin film and a method for manufacturing the same, monosilane (SiH4) as a raw material gas at a low temperature of 400 ~ 700 ℃ and high pressure of 0.1 ~ 1kgf / ㎠ through the atmospheric pressure plasma chemical vapor deposition (APCVD) ) Using a gas mixed with silicon tetrafluoride (SiF4) to generate a plasma at atmospheric pressure, using a redox reaction of monosilane and silicon tetrafluoride gas to produce a single crystal silicon thin film to lower the manufacturing cost relatively, When used as a solar cell absorption layer, it can have a conversion efficiency of 15% or more (single cell, single cell).

도 1은 본 발명에 따른 단결정 실리콘 박막의 구성을 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 단결정 실리콘 박막의 구성중 실리콘 웨이퍼를 제거한 상태를 도시한 단면도이다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 실리콘 에피 박막을 구비하는 태양전지의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 설명도이다.1 is a cross-sectional view showing the configuration of a single crystal silicon thin film according to the present invention.
2 is a cross-sectional view showing a state in which a silicon wafer is removed from the configuration of a single crystal silicon thin film according to the present invention.
3A to 3C are process explanatory diagrams for explaining a method for manufacturing a solar cell including the silicon epi thin film of the present invention.

이하, 본 발명에 따른 단결정 실리콘 박막의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the configuration of a single crystal silicon thin film according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In the following description of the present invention, detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. The following terms are defined in consideration of the functions of the present invention, and may be changed according to the intentions or customs of the user, the operator, and the like. Therefore, the definition should be based on the contents throughout this specification.

도 1은 본 발명에 따른 단결정 실리콘 박막의 구성을 나타낸 단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 단결정 실리콘 박막의 구성중 실리콘 웨이퍼를 제거한 상태를 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing the configuration of a single crystal silicon thin film according to the present invention, Figure 2 is a cross-sectional view showing a state in which a silicon wafer is removed from the configuration of a single crystal silicon thin film according to the present invention.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 단결정 실리콘 박막(100)은 실리콘 웨이퍼(110)의 시드층(Seed Layer)(115)에서 실리콘 에피 성장기법에 의해 성장된다.1 and 2, the single crystal silicon thin film 100 according to the present invention is grown by a silicon epitaxial growth technique in a seed layer 115 of the silicon wafer 110.

그리고, 단결정 실리콘 박막(100)은 단결정 실리콘으로 그 두께가 1~80㎛인 것이 바람직하다. 이때, 단결정 실리콘 박막(100)은 상압 플라즈마 화학기상증착(APCVD:Atmospheric Plasma-enhanced Chemical Vapor Deposition) 기법을 통해 증착되며, 상압 플라즈마 화학기상증착 기법은 플라즈마 파워 100~3000W, 주파수가 20~150㎒, 400~700℃의 저온과 0.1~1kgf/㎠의 고압에서 원료가스로 모노실란(SiH4) 가스와 사불화실리콘(SiF4) 가스를 혼합한 가스를 이용하고, 캐리어 가스로 헬륨(He) 또는 아르곤(Ar)을 이용하여 플라즈마를 생성시키고, 모노실란과 사불화실리콘 가스가 갖는 산화환원 반응을 이용하여 수행하는 것이 바람직하다. The single crystal silicon thin film 100 is single crystal silicon and preferably has a thickness of 1 to 80 μm. At this time, the single crystal silicon thin film 100 is deposited through an atmospheric plasma chemical vapor deposition (APCVD) technique, the atmospheric plasma chemical vapor deposition technique is a plasma power 100 ~ 3000W, frequency 20 ~ 150MHz , Using a mixture of monosilane (SiH4) gas and silicon tetrafluoride (SiF4) gas as a raw material gas at a low temperature of 400 to 700 ° C and a high pressure of 0.1 to 1 kgf / cm 2, and using helium or hegon as a carrier gas. It is preferable to generate a plasma using (Ar), and to carry out using a redox reaction of monosilane and silicon tetrafluoride gas.

또한, 실리콘 웨이퍼(110)는 상부에 전기화학에칭법(ELECTROCHEMICAL ETCHING)으로 기공율이 서로 다른 하부 기공층(111)과, 상부 기공층(113)을 형성시킨 후 1000~1200℃ 이상의 수소분위기에서 열처리하여 상부 기공층(113) 상에 시드층(115)을 형성하여 사용한다. 이때, 하부 기공층(111)은 기공율이 높고, 상부 기공층(113)의 기공율이 낮게 형성되는 데, 이러한 이유로 하부 기공층(111)은 단결정 실리콘 박막(100)이 실리콘 웨이퍼(110)로부터 쉽게 탈착될 수 있도록 높은 기공율가 요구되며 이를 통해 실리콘 웨이퍼(110)를 수십회 재활용할 수 있게 됨으로써 공정 단가를 크게 낮출 수 있기 때문이고, 상부 기공층(113)은 수소 열처리 공정을 통해 쉽게 표면 거칠기(roughness)가 낮아질 수 있도록 낮은 기공율(porosity)이 요구되며, 낮아진 거칠기의 표면, 즉 시드층(115) 상에 단결정 실리콘 박막(100)이 증착되기 때문이다.
In addition, the silicon wafer 110 is formed on the upper pore layer 113 and the upper pore layer 113 having different porosities by ELECTROCHEMICAL ETCHING on the upper side, and then heat-treated in a hydrogen atmosphere of 1000 to 1200 ° C. or higher. By using the seed layer 115 is formed on the upper pore layer 113. In this case, the lower pore layer 111 has a higher porosity and a lower porosity of the upper pore layer 113. For this reason, the lower pore layer 111 is easily formed by the single crystal silicon thin film 100 from the silicon wafer 110. This is because high porosity is required to be detached, and thus the silicon wafer 110 can be recycled several times, thereby greatly reducing the unit cost, and the upper pore layer 113 is easily subjected to surface roughness through a hydrogen heat treatment process. Low porosity is required so that)) can be lowered, since the single crystal silicon thin film 100 is deposited on the surface of the lower roughness, that is, the seed layer 115.

이하, 본 발명의 단결정 실리콘 박막의 제조 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a method of manufacturing a single crystal silicon thin film of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 실리콘 에피 박막을 구비하는 태양전지의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 설명도이다.
3A to 3C are process explanatory diagrams for explaining a method for manufacturing a solar cell including the silicon epi thin film of the present invention.

《제 1공정-S100》&Quot; First process-S100 "

도 3a에 도시된 바와 같이 실리콘 웨이퍼(110)를 준비한다. 이때, 실리콘 웨이퍼(110)는 n형 또는 p형 실리콘 웨이퍼이고, 상부에 전기화학에칭법(ELECTROCHEMICAL ETCHING)으로 기공율이 서로 다른 하부 기공층(111)과, 상부 기공층(113)을 형성시킨 후 1000~1200℃ 이상의 수소분위기에서 열처리하여 상부 기공층(113) 상에 시드층(115)을 형성하여 사용한다.
As shown in FIG. 3A, a silicon wafer 110 is prepared. At this time, the silicon wafer 110 is an n-type or p-type silicon wafer, and after forming the lower pore layer 111 and the upper pore layer 113 having different porosities by the electrochemical etching method (ELECTROCHEMICAL ETCHING) on the top The seed layer 115 is formed on the upper pore layer 113 by heat treatment in a hydrogen atmosphere of 1000 to 1200 ° C. or higher.

《제 2공정-S110》<< the second process-S110 >>

그리고, 도 3b에 도시된 바와 같이 실리콘 웨이퍼(110)의 시드층(115)의 상면에 실리콘 에피 성장기법을 통해 단결정 실리콘을 성장시켜 1~80㎛의 두께를 갖는 단결정 실리콘 박막(100)을 성장시킨다. 이때, 단결정 실리콘 박막(100)은 상압 플라즈마 화학기상증착(APCVD) 기법을 통해 증착되며, 플라즈마 파워 200~1000W, 주파수가 40.56㎒, 600℃의 온도 조건에서 원료가스로 모노실란(SiH4) 가스와 사불화실리콘(SiF4)를 혼합한 가스를 이용하여 수행한다. 이때, 모노실란(SiH4) 가스와 사불화실리콘(SiF4) 가스의 가스비는 모노실란(SiH4) 가스/사불화실리콘(SiF4)가 0.1~30인 것이 바람직하다.
As shown in FIG. 3B, single crystal silicon is grown on the top surface of the seed layer 115 of the silicon wafer 110 through a silicon epitaxial growth method to grow a single crystal silicon thin film 100 having a thickness of 1 to 80 μm. Let's do it. At this time, the single crystal silicon thin film 100 is deposited by an atmospheric pressure plasma chemical vapor deposition (APCVD) technique, and the monosilane (SiH4) gas and the raw material gas at the temperature conditions of plasma power 200 ~ 1000W, frequency 40.56MHz, 600 ℃ It is carried out using a gas mixed with silicon tetrafluoride (SiF4). In this case, the gas ratio of the monosilane (SiH 4) gas and the silicon tetrafluoride (SiF 4) gas is preferably 0.1 to 30 monosilane (SiH 4) gas / silicon tetrafluoride (SiF 4).

《제 3공정-S120》`` Step 3-S120 ''

그런 다음, 도 3c에 도시된 바와 같이 단결정 실리콘 박막(100)을 레이어 트랜스퍼(layer transfer) 기법으로 물리적 힘을 가해 하부 기공층(111)과 상부 기공층(113)을 분리하여 단결정 실리콘 박막(100)을 분리시킨다. 한편, 실리콘 웨이퍼(110)를 분리하기 전에 단결정 실리콘 박막(100) 상에 화학기상증착(CVD) 기법, 플라즈마 화학기상증착(PECVD) 기법, 원자층 증착(ALD: Atomic Layer Deposition) 기법, 스퍼터링(Sputtering) 기법을 통해 각종 실리콘층과, 전극 등을 증착시킬 수도 있다. 그리고, 분리된 실리콘 웨이퍼(110)는 수십회 이상 재활용되어 다시 상면에 단결정 실리콘 박막(100)을 성장시킨다.Next, as shown in FIG. 3C, the single pore silicon thin film 100 is separated by applying a physical force to the single pore silicon thin film 100 by a layer transfer technique to separate the lower pore layer 111 and the upper pore layer 113. ). Meanwhile, before the silicon wafer 110 is separated, chemical vapor deposition (CVD), plasma chemical vapor deposition (PECVD), atomic layer deposition (ALD), and sputtering are performed on the single crystal silicon thin film 100. Sputtering) may be used to deposit various silicon layers, electrodes, and the like. Then, the separated silicon wafer 110 is recycled for several dozen or more times to grow the single crystal silicon thin film 100 on the upper surface again.

본 발명은 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있으며 상기 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific forms thereof, which are to be considered as being limited to the specific embodiments, but on the contrary, the intention is to cover all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. .

본 발명에 따른 단결정 실리콘 박막 및 이의 제조 방법은 태양전지, 반도체, 평판 디스플레이 분야 등에 적용될 수 있다.The single crystal silicon thin film and the manufacturing method thereof according to the present invention can be applied to the field of solar cells, semiconductors, flat panel displays and the like.

100 : 단결정 실리콘 박막 110 : 실리콘 웨이퍼
111 : 하부 기공층 113 : 상부 기공층
115 : 시드층100: single crystal silicon thin film 110: silicon wafer
111: lower pore layer 113: upper pore layer
115: seed layer

Claims (4)

상부에 전기화학에칭법으로 기공율이 서로 다른 하부 기공층과, 상부 기공층을 형성시킨 후 1000~1200℃ 이상의 수소분위기에서 열처리하여 상기 상부 기공층 상에 시드층을 형성하여 n형 또는 p형 실리콘 웨이퍼를 준비하는 제 1공정과;
상기 실리콘 웨이퍼의 시드층 상에 단결정 실리콘을 플라즈마 파워 100~3000W, 주파수가 20~150㎒, 400~700℃의 저온과 0.1~1kgf/㎠의 고압에서 원료가스로 모노실란(SiH4) 가스와 사불화실리콘(SiF4) 가스가 모노실란(SiH4) 가스/사불화실리콘(SiF4) 0.1~30의 가스비로 혼합한 가스를 이용하고, 캐리어 가스로 헬륨(He) 또는 아르곤(Ar)을 이용하여 플라즈마를 생성시키고, 모노실란(SiH4) 가스와 사불화실리콘(SiF4) 가스가 갖는 산화환원 반응을 이용하여 수행하는 상압 플라즈마 화학기상증착 기법(APCVD)을 통해 에피 성장시켜 1~80㎛의 두께를 가지는 단결정 실리콘 박막을 형성하는 제 2공정; 및
레이어 트랜스퍼 기법으로 물리적 힘을 가해 상기 하부 기공층과 상부 기공층을 분리하여 상기 단결정 실리콘 박막을 분리시키고, 분리된 실리콘 웨이퍼를 재활용하여 다시 상면에 단결정 실리콘 박막을 성정시키는 제 3공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘 박막의 제조 방법.After forming the lower pore layer and the upper pore layer having different porosities by the electrochemical etching method on the top, and heat treatment in a hydrogen atmosphere of 1000 ~ 1200 ℃ or more to form a seed layer on the upper pore layer n-type or p-type silicon A first step of preparing a wafer;
Monocrystalline (SiH4) gas was used as the raw material gas on the seed layer of the silicon wafer at a plasma power of 100 to 3000 W, a frequency of 20 to 150 MHz, a low temperature of 400 to 700 ° C, and a high pressure of 0.1 to 1 kgf / cm2. Silicon fluoride (SiF4) gas was mixed with monosilane (SiH4) gas / silicon tetrafluoride (SiF4) at a gas ratio of 0.1-30, and helium (He) or argon (Ar) was used as a carrier gas. A single crystal having a thickness of 1 to 80 μm was formed by epitaxial growth through an atmospheric plasma chemical vapor deposition technique (APCVD), which is performed using a redox reaction of a monosilane (SiH 4) gas and a silicon tetrafluoride (SiF 4) gas. A second step of forming a silicon thin film; And
A third step of separating the lower and upper pore layers by physical force by using a layer transfer technique to separate the single crystal silicon thin film, and recycling the separated silicon wafer to form the single crystal silicon thin film on the upper surface again. The manufacturing method of the single crystal silicon thin film made into it. 삭제delete 삭제delete 제 1 항의 단결정 실리콘 박막의 제조 방법에 의해 제조된 단결정 실리콘 박막.The single crystal silicon thin film manufactured by the manufacturing method of the single crystal silicon thin film of Claim 1.
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