KR101266126B1 - Method of etching quantum dots - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 양자점 태양전지의 제조방법은 (a) 기판에 아몰퍼스 실리콘 및 나노 크리스탈이 혼합된 실리콘 막을 형성하는 단계 및 (b) 상기 실리콘 막에 수소 중성입자빔을 조사하여 상기 아몰퍼스 실리콘을 식각하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 양자점 식각 방법은 (a) 기판에 아몰퍼스 실리콘 및 나노 크리스탈이 혼합된 실리콘 막을 형성하는 단계 및 (b) 상기 실리콘 막에 수소 중성입자빔을 조사하여 상기 아몰퍼스 실리콘을 식각하는 단계를 포함한다.Method for manufacturing a quantum dot solar cell according to the present invention comprises the steps of (a) forming a silicon film mixed with amorphous silicon and nanocrystals on a substrate and (b) etching the amorphous silicon by irradiating a hydrogen neutral particle beam on the silicon film Steps.
In addition, the quantum dot etching method according to the present invention comprises the steps of (a) forming a silicon film mixed with amorphous silicon and nanocrystals on the substrate and (b) etching the amorphous silicon by irradiating a hydrogen neutral particle beam on the silicon film It includes.

Description

양자점 식각 방법{METHOD OF ETCHING QUANTUM DOTS}Quantum dot etching method {METHOD OF ETCHING QUANTUM DOTS}

본 발명은 양자점 태양전지의 제조를 위한 양자점 식각 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a quantum dot etching method for manufacturing a quantum dot solar cell.

최근 양자점(Quantum Dot, QD)의 우수한 효과가 증명됨에 따라 이를 이용한 다양한 응용 장치에 대한 연구가 진행되고 있다. 특히, 양자점을 태양전지에 응용한 양자점 태양전지는 차세대 에너지원으로서 주목받고 있다. Recently, quantum dots (QDs) have been proved to have excellent effects, and various applications using the quantum dots have been studied. In particular, quantum dot solar cells using quantum dots for solar cells are attracting attention as a next generation energy source.

이러한 양자점 태양전지는 기존의 광기전성 패널에 비해서 훨씬 더 많은 태양광을 흡수하는 것으로 알려져 있다. 또한, 광변환 효율에 있어서도 기존의 태양전지가 15~20% 임에 반하여, 양자점 태양전지는 약 30%의 광변환 효율을 보이는 것으로 알려져 있다. 따라서, 대량 생산화 될 경우 기존의 방법과 근본적으로 다른 접근 방법을 사용함으로써 전기를 발생하기 때문에, 현재의 화석 연료와 충분히 경쟁할 수 있을 것으로 전망되고 있다. These quantum dot solar cells are known to absorb much more sunlight than conventional photovoltaic panels. In addition, it is known that the photovoltaic efficiency of the conventional solar cell is 15 ~ 20%, and that of the quantum dot solar cell is about 30%. Therefore, it is expected that if it is mass - produced, electricity will be generated by using a fundamentally different approach from the existing method, so that it can compete well with current fossil fuel.

이 나노결정 입자들은 실리콘과 카드뮴 텔루르 화합물(cadmium telluride) 같이 이미 인정된 태양전지 물질과 유사한 전기 성질을 가지고 있다. 기존의 물질과 다른 점은 실리콘 전지보다 유연성을 갖는 다는 점이다. 양자점은 다른 크기로 만들어질 수 있으며, 이에 의하여 서로 흡수되는 파장의 크기가 결정된다. 예를 들어, 더 큰 양자점은 더 긴 파장의 빛을 흡수하고, 더 작은 양자점은 더 짧은 파장의 빛을 흡수할 수 있다.These nanocrystalline particles have electrical properties similar to those of already recognized solar cell materials, such as silicon and cadmium telluride. The difference from conventional materials is that they have more flexibility than silicon batteries. The quantum dots can be made in different sizes, thereby determining the size of the wavelengths absorbed by each other. For example, a larger quantum dot can absorb longer wavelengths of light, and a smaller quantum dot can absorb shorter wavelengths of light.

이러한 양자점 태양전지의 생산을 위해, 양자점의 밀도 및 크기를 정밀하게 조절할 수 있는 제조방법이 필요하며, 양자점의 밀도 및 크기 제어를 정밀하게 하기 위해서는 저온 공정이 필수적이다. 따라서, 본 발명에서는 저온 공정이 가능한 양자점 태양전지의 제조 방법을 제안하고자 한다.
In order to produce such a quantum dot solar cell, a fabrication method capable of precisely controlling the density and size of the quantum dots is required. In order to precisely control the density and size of the quantum dots, a low temperature process is essential. Accordingly, the present invention proposes a manufacturing method of a quantum dot solar cell capable of a low-temperature process.

본 발명의 일부 실시예는 저온 공정이 가능한 양자점 태양전지의 제조를 위한 양자점 식각 방법을 제공한다.Some embodiments of the present invention provide a quantum dot etching method for manufacturing a quantum dot solar cell capable of low temperature process.

상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 제 1 측면에 따른 양자점 태양전지의 제조방법은, (a) 기판에 아몰퍼스 실리콘 및 나노 크리스탈이 혼합된 실리콘 막을 형성하는 단계 및 (b) 상기 실리콘 막에 수소 중성입자빔을 조사하여 상기 아몰퍼스 실리콘을 식각하는 단계를 포함한다.As a technical means for achieving the above technical problem, a method of manufacturing a quantum dot solar cell according to the first aspect of the present invention, (a) forming a silicon film mixed with amorphous silicon and nanocrystals on the substrate and (b) Irradiating the hydrogen neutral particle beam on the silicon film to etch the amorphous silicon.

또한, 본 발명의 제 2 측면에 따른 양자점 식각 방법은 (a) 기판에 아몰퍼스 실리콘 및 나노 크리스탈이 혼합된 실리콘 막을 형성하는 단계 및 (b) 상기 실리콘 막에 수소 중성입자빔을 조사하여 상기 아몰퍼스 실리콘을 식각하는 단계를 포함한다.
In addition, the quantum dot etching method according to the second aspect of the present invention comprises the steps of (a) forming a silicon film mixed with amorphous silicon and nanocrystals on the substrate and (b) irradiating a hydrogen neutral particle beam on the silicon film to the amorphous silicon Etching a.

전술한 본 발명의 과제 해결 수단에 의하면, 아몰퍼스 실리콘과 나노 크리스탈을 하나의 공정에서 동시에 형성하고, 그 중 아몰퍼스 실리콘만을 선택적으로 식각하여 태양전지에 사용되는 양자점을 형성할 수 있다. 또한, 통상의 CVD 공정은 고온 공정이므로 양자점의 밀도 및 크기를 조절하기 어렵다는 문제점이 있었다. 그러나, 본 발명에서는 저온 공정이 가능한 중성입자빔을 사용하므로, 양자점의 밀도 및 크기를 비교적 자유롭게 조절할 수 있다. According to the problem solving means of the present invention described above, it is possible to form amorphous silicon and nanocrystals at the same time in one process, and to selectively etch only amorphous silicon among them to form quantum dots used in solar cells. In addition, since the conventional CVD process is a high temperature process, there is a problem that it is difficult to control the density and size of the quantum dots. However, in the present invention, since a neutral particle beam capable of a low temperature process is used, the density and size of the quantum dots can be controlled relatively freely.

한편, 통상의 경우, 식각을 위해 플루오르(F) 가스를 사용하고 있으나, 이는 독성을 발생시키고, 환경 오염을 일으키는 문제가 있다. 또한, 플루오르 입자가 나노 크리스탈 등에 트랩되는 경우가 발생할 수 있으며, 이러한 경우 향후 양자점의 특성을 변화시키게 되는 치명적인 문제가 있다.On the other hand, fluorine (F) gas is usually used for etching, but this causes toxicity and environmental pollution. In addition, the fluorine particles may be trapped in the nano-crystal, etc. In this case, there is a fatal problem that will change the properties of the quantum dots in the future.

이에 반하여, 수소 가스의 경우 친환경적일 뿐만 아니라, 나노 크리스탈 입자에 트랩되더라도 이후 공정에 의해 가열되어 트랩상태가 해제되므로, 양자점의 특성을 변화시키지 않는다는 장점이 있어, 본 발명에 의할 경우 양자점 태양전지의 특성을 훨씬 개선할 수 있다.
On the contrary, in the case of hydrogen gas, not only is it environmentally friendly, but also trapped by the nano-crystal particles is heated by a subsequent process to release the trap state, there is an advantage that does not change the characteristics of the quantum dot, according to the present invention quantum dot solar cell The characteristics of the can be much improved.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 양자점 태양전지 제조에 사용되는 중성입자빔 처리 장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 실리콘 기판에 절연층을 형성하는 공정을 도시한 공정 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 절연층이 형성된 기판에 양자점을 형성하는 공정을 도시한 공정 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 양자점 크기 조절을 수행하는 공정을 도시한 공정 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 양자점 형성을 위해 아몰퍼스 실리콘을 식각하는 공정을 도시한 공정 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따라 양자점의 경계면을 구분하기 위해 양자점 표면에 절연막을 형성하는 공정을 도시한 공정 단면도이다.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 일실시예에 따라 복수의 양자점 층을 형성하는 공정을 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지용 양자점 형성 방법을 도시한 순서도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지용 양자점 크기 조절 방법을 도시한 순서도이다.
도 12은 본 발명의 일 실시예에 따른 양자점 형성을 위한 식각 공정을 도시한 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 양자점 표면에 절연막 코팅을 위한 공정을 도시한 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따라 복수의 양자점층을 포함하는 양자점 태양전지의 제조 공정을 도시한 도면이다.1 is a view showing a neutral particle beam processing apparatus used for manufacturing a quantum dot solar cell according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view illustrating a process of forming an insulating layer on a silicon substrate according to an exemplary embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view illustrating a process of forming a quantum dot on a substrate on which an insulating layer is formed according to an embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view illustrating a process of performing quantum dot size adjustment according to an embodiment of the present invention.
5 is a cross-sectional view illustrating a process of etching amorphous silicon to form a quantum dot according to an exemplary embodiment of the present invention.
6 is a cross-sectional view illustrating a process of forming an insulating film on the surface of a quantum dot in order to distinguish the interface between the quantum dots according to an exemplary embodiment of the present invention.
7 to 9 are diagrams illustrating a process of forming a plurality of quantum dot layers according to an embodiment of the present invention.
10 is a flowchart illustrating a method of forming a quantum dot for a solar cell according to an embodiment of the present invention.
11 is a flowchart illustrating a quantum dot size control method for a solar cell according to an embodiment of the present invention.
12 illustrates an etching process for forming a quantum dot according to an embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a diagram illustrating a process for coating an insulating film on a quantum dot surface according to an embodiment of the present invention.
14 is a diagram illustrating a manufacturing process of a quantum dot solar cell including a plurality of quantum dot layers according to an embodiment of the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is referred to as being "connected" to another part, it includes not only "directly connected" but also "electrically connected" with another part in between . Also, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements as well, without departing from the other elements unless specifically stated otherwise.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 양자점 태양전지 제조에 사용되는 중성입자빔 처리 장치를 도시한 도면이다.1 is a view showing a neutral particle beam processing apparatus used for manufacturing a quantum dot solar cell according to an embodiment of the present invention.

중성입자빔 처리 장치는 하부가 개방된 반응챔버(100), 반응챔버(100)의 개방된 하부면에 위치하는 플라즈마 리미터(200) 및 플라즈마 리미터(200)의 하부에 위치한 처리실(300)을 포함한다. The neutral particle beam processing apparatus includes a reaction chamber 100 having an open bottom, a plasma limiter 200 positioned on an open bottom surface of the reaction chamber 100, and a processing chamber 300 positioned below the plasma limiter 200. do.

반응챔버(100)의 내부공간은 플라즈마 방전공간(101)으로서, 방전공간(101)에는 고주파수의 에너지를 도입하기 위한 안테나(102)가 배치되며, 가스 유입구(104) 및 가스 배출구(105)가 반응챔버(100)의 측면에 각각 배치된다. 반응챔버(100)에서는 다음과 같은 공정이 수행된다. 먼저, 가스 유입구(104)를 통해 처리가스가 플라즈마 방전공간(101)으로 유입되면, 안테나(102)를 통해 공급된 고주파수의 전력에 의해 플라즈마 방전이 발생하며, 그 결과 플라즈마(103)로 전환된다. 생성된 플라즈마 중 양이온(플라즈마 이온)은 플라즈마 방전공간(101)의 상부에 위치한 중금속판(106)으로 유도되고, 중금속판(106)과의 충돌에 의해 플라즈마 이온은 중성입자로 전환된다. 이때, 플라즈마 이온의 중금속판(106)으로의 유도는 중금속판(106)에 음의 바이어스 전압을 인가함에 의해 성취될 수 있다.An inner space of the reaction chamber 100 is a plasma discharge space 101, and an antenna 102 for introducing high frequency energy is disposed in the discharge space 101, and a gas inlet 104 and a gas outlet 105 are provided. It is disposed on the side of the reaction chamber 100, respectively. In the reaction chamber 100, the following process is performed. First, when the processing gas flows into the plasma discharge space 101 through the gas inlet 104, the plasma discharge is generated by the high frequency power supplied through the antenna 102, and as a result, the plasma is switched to the plasma 103. . The cations (plasma ions) in the generated plasma are directed to the heavy metal plate 106 located above the plasma discharge space 101, and the plasma ions are converted into neutral particles by collision with the heavy metal plate 106. At this time, the induction of the plasma ions into the heavy metal plate 106 may be achieved by applying a negative bias voltage to the heavy metal plate 106.

중금속판(106)에 음의 바이어스 전압을 인가할 경우 플라즈마 이온은 중금속판(106)에 수직 또는 근사 수직으로 입사하며, 중금속판(106)과 충돌하게 된다. When a negative bias voltage is applied to the heavy metal plate 106, plasma ions are incident to the heavy metal plate 106 vertically or approximately vertically and collide with the heavy metal plate 106.

중금속판(106)과 플라즈마 이온의 탄성적 충돌에 의해 생성된 중성입자는 방향이 전환되어 플라즈마 방전공간(101)의 하부에 위치한 플라즈마 리미터(200)로 입사하게 된다. 플라즈마 리미터(200)는 홀 또는 슬릿(201)을 갖고 있으며, 홀 또는 슬릿을 통해 중성입자는 통과하나, 플라즈마 이온 및 전자의 통과는 방해되어 중성입자만 처리실(300)에 배치된 기판(301)에 도달하게 된다. 이때, 플라즈마 리미터(200)의 재질은 특별히 제한되지 않지만, 세라믹과 같은 유전체가 바람직하다. Neutral particles generated by the elastic collision of the heavy metal plate 106 and the plasma ions are converted to enter the plasma limiter 200 located under the plasma discharge space 101. The plasma limiter 200 has holes or slits 201 through which neutrals pass though holes or slits and the passage of plasma ions and electrons is disturbed so that only the neutral particles are transferred to the substrate 301, . At this time, the material of the plasma limiter 200 is not particularly limited, but a dielectric such as ceramic is preferable.

플라즈마 리미터(200)를 통과한 중성입자는 처리실(300)에 수납된 기판(301)의 표면처리를 수행하게 된다. 예를 들면, 중성입자는 기판(예를 들면, 웨이퍼)(301)상에 흡착되어 있거나 잔류하는 부산물과 충돌하여 이 부산물을 제거한다. 이때, 중성입자는 대전된 입자가 아니기 때문에 기판(301)에 손상을 가하지 아니한다. The neutral particles having passed through the plasma limiter 200 are subjected to the surface treatment of the substrate 301 housed in the treatment chamber 300. For example, the neutral particles are adsorbed on the substrate (e.g., wafer) 301 or collide with the remaining by-products to remove the by-products. At this time, since the neutral particles are not charged particles, the substrate 301 is not damaged.

기판 지지대(302)는 승강부재(미도시)에 접속되어 있는 승강부재의 작동에 의해 상하방향으로 승강할 수 있게 되어 있어서, 새로이 처리할 기판(301)를 반입하고 처리가 완료된 기판(400)를 반출할 수 있다. 한편, 기판 지지대(302)는 모터(미도시됨)에 의해 회전하며, 중성입자들이 웨이퍼 상에 도입되는 지점이 국부화되어 중성입자들의 도입량이 적은 부분(Blind spot)이 존재하게 되는 현상을 방지한다. 가스 배출구(303)는 진공펌프(미도시)에 연결되어 처리실(300)을 미리 설정한 압력으로 유지되도록 해준다.The substrate support 302 is capable of elevating in the vertical direction by the operation of the elevating member connected to the elevating member (not shown), so that the substrate 400 to be newly processed is brought in and the substrate 400 that has been processed is completed. You can take it out. On the other hand, the substrate support 302 is rotated by a motor (not shown), and a point where the neutral particles are introduced onto the wafer is localized, thereby preventing a phenomenon in which a blind spot having a small amount of neutral particles is present do. The gas outlet 303 is connected to a vacuum pump (not shown) to maintain the process chamber 300 at a preset pressure.

본 발명에 따른 중성입자빔 처리장치에 사용되는 처리가스의 선택은 처리목적에 따라 당해 분야에서 통상의 지식을 가진자가 적절히 선택할 수 있다. 예를 들면, 기판(301) 상의 유기 물질을 세정하고자 하는 경우, 질소가스, 질소와 산소의 혼합물, 질소의 공기의 혼합물, 불활성 가스, 또는 질소와 불활성 가스의 혼합물이 선택될 수 있다. 또한, 본 발명의 양자점 태양전지 제조를 위한 각각의 공정에 따라 적절한 처리가스가 주입될 수 있다.Selection of the processing gas used in the neutral particle beam processing apparatus according to the present invention can be appropriately selected by those skilled in the art depending on the processing purpose. For example, when cleaning the organic material on the substrate 301, a mixture of nitrogen gas, a mixture of nitrogen and oxygen, a mixture of air of nitrogen, an inert gas, or a mixture of nitrogen and an inert gas may be selected. In addition, a suitable process gas can be injected according to each process for manufacturing the quantum dot solar cell of the present invention.

도 2내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 양자점 태양전지 제조 공정을 설명하기 위한 도면이다.2 to 9 are diagrams for explaining a quantum dot solar cell manufacturing process according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 실리콘 기판에 절연층을 형성하는 공정을 도시한 공정 단면도이다.2 is a cross-sectional view illustrating a process of forming an insulating layer on a silicon substrate according to an exemplary embodiment of the present invention.

도시된 바와 같이 실리콘 기판(400)에 절연층(410)을 형성한다.As illustrated, an insulating layer 410 is formed on the silicon substrate 400.

여기서, 절연층은 SiOx, SiON, SiNx 등이 될 수 있으며, 바람직하게는 SiNx 이다. 이때, 실리콘 기판(400)은 P 타입일 수 있다. 또한, 절연층(410)의 두께는 수 nm 사이즈로 형성하고, 바람직하게는 1 ~ 2 nm로 형성한다.Here, the insulating layer may be SiOx, SiON, SiNx, etc., preferably SiNx. In this case, the silicon substrate 400 may be a P type. In addition, the thickness of the insulating layer 410 is formed to a few nm size, preferably 1 to 2 nm.

한편, 절연층의 형성을 위해 앞서 설명한 중성입자빔 처리장치를 사용한다.Meanwhile, the neutral particle beam processing apparatus described above is used to form the insulating layer.

이때, 질화막(SiNx)의 경우에, 질소 가스를 처리가스로 주입하고, 방전을 통해 처리가스를 플라즈마로 전환시킨 후, 플라즈마 이온을 중금속판에 충돌시켜 중성입자로 변환시키는 과정을 통해 중성입자빔을 생성한다. 이와 같은 공정을 통해 저온 공정을 실현할 수 있다.In this case, in the case of the nitride film (SiNx), a neutral particle beam is introduced through a process of injecting nitrogen gas into the processing gas, converting the processing gas into plasma through discharge, and then converting plasma ions into heavy particles by converting the plasma ions into neutral particles. Create Through such a process, a low temperature process can be realized.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 절연층이 형성된 기판에 양자점을 형성하는 공정을 도시한 공정 단면도이다.3 is a cross-sectional view illustrating a process of forming a quantum dot on a substrate on which an insulating layer is formed according to an embodiment of the present invention.

본 공정에서는 실레인 가스(SiH4)를 중성입자빔 처리장치에 주입하여, 중성입자빔 처리장치에 의해, 기판에 아몰퍼스 실리콘(422) 및 나노 크리스탈(424)이 혼합된 실리콘 막(420)을 형성시킨다. 이때, 중성 입자빔의 에너지 효율을 높이기 위해 실레인 가스(SiH4)에 아르곤(Ar), 헬륨(He) 등의 비활성 가스를 혼합할 수도 있다.In this step, silane gas (SiH4) is injected into the neutral particle beam processing apparatus, and the neutral particle beam processing apparatus forms a silicon film 420 in which amorphous silicon 422 and nanocrystals 424 are mixed on a substrate. Let's do it. In this case, in order to increase energy efficiency of the neutral particle beam, an inert gas such as argon (Ar) or helium (He) may be mixed with the silane gas (SiH 4).

이때, 중성입자빔 처리장치에 의한 실레인 가스 처리시에, 중성입자로부터 충분한 에너지를 받은 실리콘은 나노 크리스탈(424)이 되고, 충분하지 않은 에너지를 받은 실리콘은 아몰퍼스 실리콘(422)이 된다. At this time, during the silane gas treatment by the neutral particle beam treatment apparatus, silicon that has received sufficient energy from the neutral particles becomes the nanocrystal 424, and silicon that receives insufficient energy becomes the amorphous silicon 422.

이때, 실리콘 막(420)은 N 타입일 수 있으며, 실리콘 막(420)의 두께는 수 nm 사이즈로 형성하고, 바람직하게는 5~10 nm로 형성한다.In this case, the silicon film 420 may be an N type, the thickness of the silicon film 420 is formed in a few nm size, preferably 5 ~ 10 nm.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 양자점 크기 조절을 수행하는 공정을 도시한 공정 단면도이다.4 is a cross-sectional view illustrating a process of performing quantum dot size adjustment according to an embodiment of the present invention.

실리콘 막이 수행된 기판에 어닐링 공정을 수행하며, 실리콘 막에 포함된 나노 크리스탈(424)의 크기를 조절시킨다. 이를 위해, 중성입자빔 처리장치에 아르곤(Ar), 헬륨(He), 네온(Ne) 등의 비활성 기체를 주입하여 비활성 기체 원소 중성입자빔으로 어닐링을 수행할 수 있다. An annealing process is performed on the substrate on which the silicon film is performed, and the size of the nanocrystal 424 included in the silicon film is adjusted. To this end, an inert gas such as argon (Ar), helium (He), neon (Ne), or the like may be injected into the neutral particle beam processing apparatus to perform annealing with the inert gas element neutral particle beam.

이러한 공정을 통해 실리콘 막(420)에 있는 나노 크리스탈(424) 크기를 수nm 사이즈만큼, 바람직하게는 1~5 nm 만큼 더 두껍게 조절할 수 있다. 이는 주로 원하는 양자점 크기 제어를 하고, 또한 이후에 있을 아몰퍼스 실리콘(422)의 식각공정에서, 양자점으로서 기능할 나노 크리스탈(424)이 함께 식각되어 그 크기가 작아질 것을 대비한 공정에 해당한다.Through this process, the size of the nanocrystals 424 in the silicon film 420 may be adjusted to be thicker by several nm, preferably 1 to 5 nm. This mainly corresponds to a process in which the desired quantum dot size control is performed, and in the subsequent etching process of the amorphous silicon 422, the nanocrystals 424 which will function as quantum dots are etched together to reduce their size.

한편, 중성입자빔을 이용한 어닐링 외에도, 기판의 가열을 통해 어닐링을 수행할 수 있다. 이러한 경우, 기판에 가해지는 온도에 따라 어닐링의 정도가 조절되며, 이에 따라 나노 크리스탈(424)의 크기를 조절할 수 있다. 또한, 기판 가열 방법과 중성입자빔의 조사 방법을 모두 사용하여 어닐링을 수행할 수 있다.Meanwhile, in addition to annealing using the neutral particle beam, annealing may be performed by heating the substrate. In this case, the degree of annealing is adjusted according to the temperature applied to the substrate, thereby adjusting the size of the nanocrystal 424. In addition, annealing may be performed using both the substrate heating method and the irradiation method of the neutral particle beam.

한편, 위와 같이 실리콘 막을 형성한 후에 어닐링을 수행할 수도 있으나, 실리콘 막의 형성중에 어닐링을 수행할 수 도 있다. 즉, 실리콘 막의 형성과정 중에, 기판의 온도를 조절하거나, 중성입자빔의 에너지를 조절하는 방법을 통하여 나노 크리스탈의 크기를 조절할 수 있다.Meanwhile, annealing may be performed after the silicon film is formed as described above, but annealing may be performed during the formation of the silicon film. That is, during the formation of the silicon film, the size of the nanocrystals can be controlled by controlling the temperature of the substrate or controlling the energy of the neutral particle beam.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 양자점 형성을 위해 아몰퍼스 실리콘을 식각하는 공정을 도시한 공정 단면도이다.5 is a cross-sectional view illustrating a process of etching amorphous silicon to form a quantum dot according to an exemplary embodiment of the present invention.

도시된 바와 같이, 수소 가스를 중성입자빔 처리장치에 주입하여, 수소 중성입자빔에 의해, 아몰퍼스 실리콘(422)이 식각되도록 한다. 통상의 경우, 플루오르(F) 가스를 사용하고 있으나, 이는 독성을 발생시키고, 환경 오염을 일으키는 문제가 있다. 또한, 플루오르 입자가 나노 크리스탈(424)등에 트랩되는 경우가 발생할 수 있으며, 이러한 경우 향후 양자점의 특성을 변화시키게 되는 치명적인 문제가 있다. As shown, hydrogen gas is injected into the neutral particle beam processing apparatus so that the amorphous silicon 422 is etched by the hydrogen neutral particle beam. In general, fluorine (F) gas is used, but this causes toxicity and environmental pollution. In addition, fluorine particles may be trapped in the nano-crystal 424 or the like, in this case there is a fatal problem that will change the properties of the quantum dots in the future.

이에 반하여, 수소 가스의 경우 친환경적일 뿐만 아니라, 나노 크리스탈(424)입자에 트랩되더라도 이후 공정에 의해 가열되어 트랩상태가 해제되므로, 양자점의 특성을 변화시키지 않는다는 장점이 있다.On the contrary, in the case of hydrogen gas, not only is it environmentally friendly, but trapped by the nanocrystal 424 particles is heated by the subsequent process to release the trap state, there is an advantage that does not change the characteristics of the quantum dot.

한편, 식각 효율을 높이기 위하여, 수소 가스외에 아르곤(Ar), 헬륨(He), 네온(Ne) 등의 비활성 기체를 추가로 혼합한 중성 입자빔을 사용할 수 있다.Meanwhile, in order to increase the etching efficiency, a neutral particle beam in which an inert gas such as argon (Ar), helium (He), neon (Ne), and the like may be further mixed in addition to hydrogen gas may be used.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따라 양자점의 경계면 형성을 위해 표면에 절연막 처리를 수행하는 공정을 도시한 공정 단면도이다. 6 is a cross-sectional view illustrating a process of performing an insulating film treatment on a surface to form an interface of a quantum dot according to an embodiment of the present invention.

본 발명에서는 양자점을 복수의 층으로 형성하고자 한다. 따라서, 이후 후속 공정을 위해, 양자점 경계면이 구분되도록 표면에 절연막 처리를 수행 한다. In the present invention, it is intended to form a quantum dot in a plurality of layers. Therefore, for subsequent processes, an insulating film is performed on the surface so that the quantum dot interface is divided.

이때, 절연막은 SiOx, SiON, SiNx 등이 될 수 있으며, 바람직하게는 SiNx 이다.At this time, the insulating film may be SiOx, SiON, SiNx, etc., preferably SiNx.

이를 위해, 비교적 낮은 에너지의 질소 중성입자빔을 조사하여 나노 크리스탈의 표면부에 질화막(SiNx)을 형성한다. 표면부에 형성된 질화막의 두께는 수nm 사이즈가 되도록, 바람직하게는 1~2nm 의 두께를 갖도록 한다. For this purpose, a nitride film (SiNx) is formed on the surface of the nanocrystal by irradiating a nitrogen neutral particle beam having a relatively low energy. The thickness of the nitride film formed on the surface portion is preferably several nm in size, preferably 1 to 2 nm thick.

도 7 내지 도 9는 본 발명의 일실시예에 따라 복수의 양자점 층을 형성하는 공정을 도시한 도면이다.7 to 9 are diagrams illustrating a process of forming a plurality of quantum dot layers according to an embodiment of the present invention.

표면부에 질화막 처리가 수행된 나노 크리스탈 실리콘(424)을 포함하는 기판에, 앞선 도 3 내지 도 6의 단계를 반복 수행하여 다른 양자점 층을 형성하도록 한다.On the substrate including the nanocrystalline silicon 424 subjected to the nitride film treatment on the surface portion, the steps of FIGS. 3 to 6 are repeated to form another quantum dot layer.

도 6의 단계에서 양자점으로서 기능하는 나노 크리스탈(424)에 대하여 질화막 처리를 수행한 상태이므로, 도 3 내지 도 6의 단계를 반복 수행하더라도 나노 크리스탈(424)의 특성은 그대로 유지될 수 있다.Since the nitride film treatment is performed on the nanocrystals 424 functioning as quantum dots in the step of FIG. 6, the characteristics of the nanocrystals 424 may be maintained even if the steps of FIGS. 3 to 6 are repeated.

도 7의 공정에서는 도 3에서와 마찬가지로, 실레인 가스(SiH4)를 중성입자빔 처리장치에 주입하여, 중성입자빔 처리장치에 의해, 기판에 아몰퍼스 실리콘(442) 및 나노 크리스탈(444)이 혼합된 실리콘 막(440)을 형성시킨다. 이때, 중성입자로부터 충분한 에너지를 받은 실리콘은 나노 크리스탈(424)이 되고, 충분하지 않은 에너지를 받은 실리콘은 아몰퍼스 실리콘(422)이 되는 것은 도 3의 공정과 마찬가지이다. In the process of FIG. 7, as in FIG. 3, silane gas (SiH 4) is injected into the neutral particle beam processing apparatus, and the amorphous silicon 442 and the nano crystal 444 are mixed on the substrate by the neutral particle beam processing apparatus. Silicon film 440 is formed. At this time, the silicon that receives sufficient energy from the neutral particles becomes the nanocrystal 424, and the silicon that receives insufficient energy becomes the amorphous silicon 422 as in the process of FIG. 3.

도 8의 공정에서는 도 4에서와 마찬가지로, 양자점의 크기를 증가시키기 위해, 어닐링 공정을 수행한다.In the process of FIG. 8, as in FIG. 4, an annealing process is performed to increase the size of the quantum dot.

도 9의 공정에서는 도 5 및 도 6의 공정에서와 마찬가지로, 아몰퍼스 실리콘(442)을 식각한 후, 질화막 처리를 수행하여, 표면부가 질화막 처리된 나노 크리스탈(450)을 형성한다.In the process of FIG. 9, as in the process of FIGS. 5 and 6, after the amorphous silicon 442 is etched, a nitride film treatment is performed to form the nitride crystal nanocrystal 450 having the surface portion treated.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지용 양자점 형성 방법을 도시한 순서도이다.10 is a flowchart illustrating a method of forming a quantum dot for a solar cell according to an embodiment of the present invention.

먼저 실리콘 기판에 절연층을 형성한다(S1010).First, an insulating layer is formed on a silicon substrate (S1010).

이를 위해, 중성입자빔 처리장치에 질소가스를 주입하고, 질소 중성입자빔을 기판에 조사하여 질화막을 형성한다.To this end, nitrogen gas is injected into the neutral particle beam processing apparatus, and the nitrogen neutral particle beam is irradiated onto the substrate to form a nitride film.

다음으로, 아몰퍼스 실리콘과 나노 크리스탈이 혼합된 실리콘 막을 형성한다(S1020). Next, a silicon film in which amorphous silicon and nanocrystals are mixed is formed (S1020).

중성입자빔 처리장치에 실레인을 처리가스로 주입하면, 에너지의 상태에 따라 실리콘의 상태가 달라지게 되며, 이에 따라 한번의 공정으로 아몰퍼스 실리콘과 나노 크리스탈이 혼합된 실리콘 막을 형성할 수 있다.When the silane is injected into the neutral particle beam processing apparatus as a processing gas, the state of silicon is changed according to the state of energy, and accordingly, a silicon film in which amorphous silicon and nanocrystals are mixed may be formed in a single process.

다음으로, 실리콘 막에서 아몰퍼스 실리콘을 식각하여 나노 크리스탈 실리콘만 남겨 실리콘 양자점을 형성할 수 있다(S1030).Next, amorphous silicon may be etched from the silicon film to form silicon quantum dots, leaving only nanocrystal silicon (S1030).

아몰퍼스 실리콘의 식각을 위해, 수소 중성입자빔을 형성하여 기판에 조사할 수 있다. For etching the amorphous silicon, a hydrogen neutral particle beam may be formed and irradiated onto the substrate.

이와 같이, 아몰퍼스 실리콘과 나노 크리스탈을 하나의 공정에서 동시에 형성하고, 그 중 아몰퍼스 실리콘만을 선택적으로 식각하여 태양전지에 사용되는 양자점을 형성할 수 있다. 또한, 통상의 CVD 공정은 고온 공정이므로 양자점의 밀도 및 크기를 조절하기 어렵다는 문제점이 있었다. 그러나, 본 발명에서는 저온 공정이 가능한 중성입자빔을 사용하므로, 양자점의 밀도 및 크기를 비교적 자유롭게 조절할 수 있다.As such, amorphous silicon and nanocrystals may be simultaneously formed in one process, and only amorphous silicon may be selectively etched to form quantum dots used in solar cells. In addition, since the conventional CVD process is a high temperature process, there is a problem that it is difficult to control the density and size of the quantum dots. However, in the present invention, since a neutral particle beam capable of a low temperature process is used, the density and size of the quantum dots can be controlled relatively freely.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지용 양자점 크기 조절 방법을 도시한 순서도이다.11 is a flowchart illustrating a quantum dot size control method for a solar cell according to an embodiment of the present invention.

먼저, 기판에 아몰퍼스 실리콘과 나노 크리스탈이 혼합된 실리콘 막을 형성한다(S1110).First, a silicon film in which amorphous silicon and nanocrystals are mixed is formed on a substrate (S1110).

중성입자빔 처리장치에 실레인을 처리가스로 주입하면, 에너지의 상태에 따라 실리콘의 상태가 달라지게 되며, 이에 따라 한번의 공정으로 아몰퍼스 실리콘과 나노 크리스탈이 혼합된 실리콘 막을 형성할 수 있다.When the silane is injected into the neutral particle beam processing apparatus as a processing gas, the state of silicon is changed according to the state of energy, and accordingly, a silicon film in which amorphous silicon and nanocrystals are mixed may be formed in a single process.

다음으로, 실리콘 막이 형성된 기판에 어닐링을 수행하여 나노 크리스탈의 크기를 원하는 크기로 확대 조절한다(S1120).Next, annealing is performed on the substrate on which the silicon film is formed to enlarge and adjust the size of the nanocrystal to a desired size (S1120).

이후 아몰퍼스 실리콘의 식각 공정시에, 나노 크리스탈이 함께 식각되어 양자점의 크기가 작아지는 문제가 발생할 수 있다. 이러한 문제를 해소하기 위해, 어닐링 공정을 통해 나노 크리스탈의 크기를 원하는 크기보다 미리 약간 크게 확대시킨다.Thereafter, in the etching process of amorphous silicon, nanocrystals may be etched together to reduce the size of the quantum dots. To solve this problem, the annealing process enlarges the size of the nanocrystals slightly larger than desired.

어닐링을 위해 아르곤 가스를 중성입자빔 처리장치에 주입하고, 아르곤 중성입자빔이 기판에 조사되도록 한다.Argon gas is injected into the neutral particle beam processing apparatus for annealing, and the argon neutral particle beam is irradiated onto the substrate.

다음으로, 실리콘 막에서 아몰퍼스 실리콘을 식각하여 나노 크리스탈만 남김으로써 양자점을 형성할 수 있다(S1130).Next, quantum dots may be formed by etching amorphous silicon from the silicon film to leave only nanocrystals (S1130).

아몰퍼스 실리콘의 식각을 위해, 수소 중성입자빔을 형성하여 기판에 조사할 수 있다. 이와 같이, 아몰퍼스 실리콘을 식각하는 과정에서, 나노 크리스탈도 함께 식각될 수 있기 때문에, 양자점의 크기가 작아질 수 있다. 이를 위해, 앞선 단계(S1120)를 미리 수행하도록 한다.For etching the amorphous silicon, a hydrogen neutral particle beam may be formed and irradiated onto the substrate. As such, in the process of etching amorphous silicon, since the nanocrystals may be etched together, the size of the quantum dot may be reduced. To this end, the foregoing step (S1120) is performed in advance.

도 12은 본 발명의 일 실시예에 따른 양자점 형성을 위한 식각 공정을 도시한 도면이다.12 illustrates an etching process for forming a quantum dot according to an embodiment of the present invention.

먼저 실리콘 기판에 절연층을 형성한다(S1210).First, an insulating layer is formed on a silicon substrate (S1210).

이를 위해, 중성입자빔 처리장치에 질소가스를 주입하고, 질소 중성입자빔을 기판에 조사하여 질화막을 형성한다.To this end, nitrogen gas is injected into the neutral particle beam processing apparatus, and the nitrogen neutral particle beam is irradiated onto the substrate to form a nitride film.

다음으로, 아몰퍼스 실리콘과 나노 크리스탈이 혼합된 실리콘 막을 형성한다(S1220).Next, a silicon film in which amorphous silicon and nanocrystals are mixed is formed (S1220).

중성입자빔 처리장치에 실레인을 처리가스로 주입하면, 에너지의 상태에 따라 실리콘의 상태가 달라지게 되며, 이에 따라 한번의 공정으로 아몰퍼스 실리콘과 나노 크리스탈이 혼합된 실리콘 막을 형성할 수 있다.When the silane is injected into the neutral particle beam processing apparatus as a processing gas, the state of silicon is changed according to the state of energy, and accordingly, a silicon film in which amorphous silicon and nanocrystals are mixed may be formed in a single process.

다음으로, 실리콘 막에서 아몰퍼스 실리콘을 식각하여 양자점을 형성할 수 있다(S1230).Next, amorphous silicon may be etched from the silicon film to form a quantum dot (S1230).

아몰퍼스 실리콘의 식각을 위해, 수소 중성입자빔을 형성하여 기판에 조사할 수 있다. 통상의 경우, 식각을 위해 플루오르(F) 가스를 사용하고 있으나, 이는 독성을 발생시키고, 환경 오염을 일으키는 문제가 있다. 또한, 플루오르 입자가 나노 크리스탈 등에 트랩되는 경우가 발생할 수 있으며, 이러한 경우 향후 양자점의 특성을 변화시키게 되는 치명적인 문제가 있다.For etching the amorphous silicon, a hydrogen neutral particle beam may be formed and irradiated onto the substrate. In general, fluorine (F) gas is used for etching, but this causes toxicity and environmental pollution. In addition, the fluorine particles may be trapped in the nano-crystal, etc. In this case, there is a fatal problem that will change the properties of the quantum dots in the future.

이에 반하여, 수소 가스의 경우 친환경적일 뿐만 아니라, 나노 크리스탈 입자에 트랩되더라도 이후 공정에 의해 가열되어 트랩상태가 해제되므로, 양자점의 특성을 변화시키지 않는다는 장점이 있다.On the contrary, in the case of hydrogen gas, not only is it environmentally friendly, but also trapped by the nano-crystal particles is heated by a subsequent process to release the trap state, there is an advantage that does not change the characteristics of the quantum dot.

도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 양자점의 표면에 절연막 형성을 위한 공정을 도시한 도면이다.FIG. 13 is a diagram illustrating a process for forming an insulating film on the surface of a quantum dot according to an exemplary embodiment of the present invention.

먼저, 기판에 아몰퍼스 실리콘과 나노 크리스탈이 혼합된 실리콘 막을 형성한다(S1310).First, a silicon film in which amorphous silicon and nanocrystals are mixed is formed on a substrate (S1310).

중성입자빔 처리장치에 실레인을 처리가스로 주입하면, 에너지의 상태에 따라 실리콘의 상태가 달라지게 되며, 이에 따라 한번의 공정으로 아몰퍼스 실리콘과 나노 크리스탈이 혼합된 실리콘 막을 형성할 수 있다.When the silane is injected into the neutral particle beam processing apparatus as a processing gas, the state of silicon is changed according to the state of energy, and accordingly, a silicon film in which amorphous silicon and nanocrystals are mixed may be formed in a single process.

다음으로, 실리콘 막에서 아몰퍼스 실리콘을 식각하여 양자점을 형성할 수 있다(S1320).Next, amorphous silicon may be etched from the silicon film to form a quantum dot (S1320).

아몰퍼스 실리콘의 식각을 위해, 수소 중성입자빔을 형성하여 기판에 조사할 수 있다. For etching the amorphous silicon, a hydrogen neutral particle beam may be formed and irradiated onto the substrate.

다음으로, 아몰퍼스 실리콘이 식각된 기판에 절연막을 코팅한다(S1330).Next, an insulating film is coated on the substrate on which the amorphous silicon is etched (S1330).

양자점을 복수의 층으로 형성하고자 하는 경우, 후속 공정을 위해, 양자점 표면에 절연막을 코팅하도록 한다. 이때, 절연막은 SiOx, SiON, SiNx 등이 될 수 있으며, 바람직하게는 SiNx 가 되도록 질화처리를 수행할 수 있다.If the quantum dots are to be formed of a plurality of layers, an insulating film is coated on the surface of the quantum dots for subsequent processing. In this case, the insulating film may be SiOx, SiON, SiNx, and the like, and preferably, nitriding may be performed to be SiNx.

이를 위해, 비교적 낮은 에너지의 질소 중성입자빔을 조사하여 나노 크리스탈의 표면부에 질화막 처리를 수행할 수 있다. To this end, the nitride film treatment may be performed on the surface of the nanocrystal by irradiating a nitrogen neutral particle beam having a relatively low energy.

도 14는 본 발명의 일 실시예에 따라 복수의 양자점층을 포함하는 양자점 태양전지의 제조 공정을 도시한 도면이다.14 is a diagram illustrating a manufacturing process of a quantum dot solar cell including a plurality of quantum dot layers according to an embodiment of the present invention.

먼저 실리콘 기판에 절연층을 형성한다(S1410).First, an insulating layer is formed on a silicon substrate (S1410).

이를 위해, 중성입자빔 처리장치에 질소가스를 주입하고, 질소 중성입자빔을 기판에 조사하여 질화막을 형성한다.To this end, nitrogen gas is injected into the neutral particle beam processing apparatus, and the nitrogen neutral particle beam is irradiated onto the substrate to form a nitride film.

다음으로, 아몰퍼스 실리콘과 나노 크리스탈이 혼합된 제 1 실리콘 막을 형성한다(S1420).Next, a first silicon film in which amorphous silicon and nanocrystals are mixed is formed (S1420).

중성입자빔 처리장치에 실레인을 처리가스로 주입하면, 에너지의 상태에 따라 실리콘의 상태가 달라지게 되며, 이에 따라 한번의 공정으로 아몰퍼스 실리콘과 나노 크리스탈이 혼합된 실리콘 막을 형성할 수 있다.When the silane is injected into the neutral particle beam processing apparatus as a processing gas, the state of silicon is changed according to the state of energy, and accordingly, a silicon film in which amorphous silicon and nanocrystals are mixed may be formed in a single process.

다음으로, 제 1 실리콘 막이 형성된 기판에 어닐링을 수행하여 나노 크리스탈의 크기를 원하는 크기로 확대 조절한다 (S1430).Next, annealing is performed on the substrate on which the first silicon film is formed to enlarge and adjust the size of the nanocrystal to a desired size (S1430).

이후 아몰퍼스 실리콘의 식각 공정시에, 나노 크리스탈이 함께 식각되어 양자점의 크기가 작아지는 문제가 발생할 수 있다. 이러한 문제를 해소하기 위해, 어닐링 공정을 통해 나노 크리스탈의 크기를 원하는 크기보다 미리 약간 크게 확대시킨다. 어닐링을 위해 아르곤 가스를 중성입자빔 처리장치에 주입하고, 아르곤 중성입자빔이 기판에 조사되도록 한다. Thereafter, in the etching process of amorphous silicon, nanocrystals may be etched together to reduce the size of the quantum dots. To solve this problem, the annealing process enlarges the size of the nanocrystals slightly larger than desired. Argon gas is injected into the neutral particle beam processing apparatus for annealing, and the argon neutral particle beam is irradiated onto the substrate.

다음으로, 제 1 실리콘 막에서 아몰퍼스 실리콘을 식각하여 양자점을 형성할 수 있다(S1440).Next, amorphous silicon may be etched from the first silicon film to form a quantum dot (S1440).

아몰퍼스 실리콘의 식각을 위해, 수소 중성입자빔을 형성하여 기판에 조사할 수 있다. 통상의 경우, 식각을 위해 플루오르(F) 가스를 사용하고 있으나, 이는 독성을 발생시키고, 환경 오염을 일으키는 문제가 있다. 또한, 플루오르 입자가 나노 크리스탈 등에 트랩되는 경우가 발생할 수 있으며, 이러한 경우 향후 양자점의 특성을 변화시키게 되는 치명적인 문제가 있다.For etching the amorphous silicon, a hydrogen neutral particle beam may be formed and irradiated onto the substrate. In general, fluorine (F) gas is used for etching, but this causes toxicity and environmental pollution. In addition, the fluorine particles may be trapped in the nano-crystal, etc. In this case, there is a fatal problem that will change the properties of the quantum dots in the future.

이에 반하여, 수소 가스의 경우 친환경적일 뿐만 아니라, 나노 크리스탈 입자에 트랩되더라도 이후 공정에 의해 가열되어 트랩상태가 해제되므로, 양자점의 특성을 변화시키지 않는다는 장점이 있다.On the contrary, in the case of hydrogen gas, not only is it environmentally friendly, but also trapped by the nano-crystal particles is heated by a subsequent process to release the trap state, there is an advantage that does not change the characteristics of the quantum dot.

다음으로, 제 1 실리콘 막에 질화막 처리를 수행하여 양자점의 표면을 코팅처리한다(S1450).Next, a nitride film is treated on the first silicon film to coat the surface of the quantum dot (S1450).

양자점을 복수의 층으로 형성하고자 하는 경우, 후속 공정을 위해, 양자점 표면에 질화막 처리를 수행해 코팅층의 역할을 수행하도록 한다. 이를 위해, 비교적 낮은 에너지의 질소 중성입자빔을 조사하여 나노 크리스탈의 표면부에 질화 처리를 수행한다.When the quantum dot is to be formed of a plurality of layers, a nitride film may be treated on the surface of the quantum dot for a subsequent process to serve as a coating layer. To this end, nitriding treatment is performed on the surface of the nanocrystals by irradiating a nitrogen neutral particle beam of relatively low energy.

다음으로, 제 1 실리콘 막에 의하여 형성된 양자점층의 상부에 아몰퍼스 실리콘과 나노 크리스탈이 혼합된 제 2 실리콘 막을 형성한다(S1460).Next, a second silicon film in which amorphous silicon and nanocrystals are mixed is formed on the quantum dot layer formed by the first silicon film (S1460).

다음으로, 제 2 실리콘 막이 형성된 기판에 어닐링을 수행하여 나노 크리스탈의 크기를 원하는 크기로 확대 조절한다(S1470).Next, annealing is performed on the substrate on which the second silicon film is formed to enlarge and adjust the size of the nanocrystal to a desired size (S1470).

다음으로, 제 2 실리콘 막에서 아몰퍼스 실리콘을 식각하여 양자점을 형성할 수 있다(S1480).Next, amorphous silicon may be etched from the second silicon film to form a quantum dot (S1480).

다음으로, 제 2 실리콘 막에 질화막처리를 수행하여 양자점의 표면을 코팅처리한다(S1490).Next, a nitride film treatment is performed on the second silicon film to coat the surface of the quantum dot (S1490).

이와 같이, 복수의 양자점 층을 포함하는 태양전지를 제조할 수 있다.As such, a solar cell including a plurality of quantum dot layers may be manufactured.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The foregoing description of the present invention is intended for illustration, and it will be understood by those skilled in the art that the present invention may be easily modified in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is shown by the following claims rather than the above description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention. do.

100: 반응챔버
101: 방전공간 102: 안테나
103: 플라즈마 104: 가스 유입구
105: 가스 배출구 106: 중금속판
200: 플라즈마 리미터
201: 슬릿 202: 측벽
300: 처리실
301: 기판 302: 기판 지지대
303: 가스 배출구100: reaction chamber
101: discharge space 102: antenna
103: plasma 104: gas inlet
105: gas outlet 106: heavy metal plate
200: Plasma limiter
201: slit 202: side wall
300: Treatment room
301: substrate 302: substrate support
303: gas outlet

Claims (12)

양자점 태양전지의 제조 방법에 있어서,
(a) 기판에 아몰퍼스 실리콘 및 나노 크리스탈이 혼합된 실리콘 막을 형성하는 단계 및
(b) 상기 실리콘 막에 수소 중성입자빔을 조사하여 상기 아몰퍼스 실리콘을 식각하는 단계
를 포함하는 양자점 태양전지의 제조 방법.
In the manufacturing method of a quantum dot solar cell,
(a) forming a silicon film mixed with amorphous silicon and nanocrystals on the substrate; and
(b) etching the amorphous silicon by irradiating a hydrogen neutral particle beam on the silicon film;
Method of manufacturing a quantum dot solar cell comprising a.
제 1 항에 있어서,
상기 (a) 단계는,
상기 제조 방법이 수행되는 중성입자빔 처리장치에 실레인(SiH4) 가스를 주입하는 단계 및
상기 가스의 주입에 따라 형성된 중성입자에 의하여 상기 실리콘 막이 형성되는 단계
를 포함하는 양자점 태양전지의 제조 방법.
The method of claim 1,
The step (a)
Injecting a silane (SiH4) gas into the neutral particle beam processing apparatus in which the manufacturing method is performed;
The silicon film is formed by the neutral particles formed by the injection of the gas
Method of manufacturing a quantum dot solar cell comprising a.
제 1 항에 있어서,
상기 (a) 단계는,
상기 제조 방법이 수행되는 중성입자빔 처리장치에 실레인(SiH4) 가스 및 비활성 가스를 혼합하여 주입하는 단계 및
상기 실레인(SiH4) 가스 및 상기 비활성 가스의 주입에 따라 형성된 중성입자에 의하여 상기 실리콘 막이 형성되는 단계
를 포함하는 양자점 태양전지의 제조 방법.
The method of claim 1,
The step (a)
Mixing and injecting a silane (SiH 4) gas and an inert gas into the neutral particle beam processing apparatus in which the manufacturing method is performed;
The silicon film is formed by the neutral particles formed by the injection of the silane (SiH4) gas and the inert gas
Method of manufacturing a quantum dot solar cell comprising a.
제 2 또는 제 3 항에 있어서,
상기 형성된 중성입자가 가진 에너지에 따라 상기 중성입자가 상기 아몰퍼스 실리콘 또는 상기 나노 크리스탈로 형성되는 것인 양자점 태양전지의 제조 방법.
The method of claim 2 or 3,
The neutral particles are formed of the amorphous silicon or the nano-crystal according to the energy of the formed neutral particles is a manufacturing method of a quantum dot solar cell.
제 1 항에 있어서,
상기 (b) 단계는,
상기 제조 방법이 수행되는 중성입자빔 처리장치에 수소 가스와 비활성 기체를 혼합하여 주입하는 단계 및
상기 수소 가스와 상기 비활성 기체의 주입에 의하여 형성된 중성입자빔을 조사하여 상기 아몰퍼스 실리콘을 식각하는 단계
를 포함하는 양자점 태양전지의 제조 방법.
The method of claim 1,
The step (b)
Mixing and injecting hydrogen gas and an inert gas into a neutral particle beam processing apparatus in which the manufacturing method is performed;
Etching the amorphous silicon by irradiating a neutral particle beam formed by the injection of the hydrogen gas and the inert gas
Method of manufacturing a quantum dot solar cell comprising a.
제 1 항에 있어서,
상기 (a) 단계의 수행 후 (b) 단계의 수행 전에,
상기 실리콘 막이 형성된 기판에 대하여 어닐링을 수행하는 단계
를 더 포함하는 양자점 태양전지의 제조 방법.
The method of claim 1,
After performing step (a) and before performing step (b),
Performing annealing on the substrate on which the silicon film is formed
Method of manufacturing a quantum dot solar cell further comprising.
제 6 항에 있어서,
상기 어닐링을 수행하는 단계는,
상기 기판에 중성입자빔을 조사하는 단계 및 상기 기판을 미리 설정된 온도로 가열하는 단계 중 하나 이상의 단계를 수행하는 양자점 태양전지의 제조 방법.
The method according to claim 6,
Performing the annealing,
And irradiating a neutral particle beam to the substrate and heating the substrate to a predetermined temperature.
제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
상기 어닐링을 수행함에 따라 상기 나노 크리스탈의 크기가 1~5nm 만큼 확대되는 것인 양자점 태양전지의 제조 방법.
The method according to claim 6 or 7,
Method of manufacturing a quantum dot solar cell that the size of the nano-crystal is expanded by 1 ~ 5nm as the annealing is performed.
제 1 항에 있어서,
상기 아몰퍼스 실리콘이 식각된 기판에 질소 중성입자빔을 조사하여 상기 나노 크리스탈의 표면에 절연막을 코팅시키는 단계를 포함하는 양자점 태양전지의 제조 방법.
The method of claim 1,
Irradiating a nitrogen neutral particle beam on the substrate on which the amorphous silicon is etched to coat an insulating film on the surface of the nanocrystal.
제 9 항에 있어서,
상기 절연막을 코팅시키는 단계를 수행한 후에,
아몰퍼스 실리콘 및 나노 크리스탈이 혼합된 실리콘 막을 추가로 형성하는 단계,
상기 추가로 형성된 실리콘 막에 대하여 어닐링을 수행하는 단계,
상기 추가로 형성된 실리콘 막으로부터 상기 아몰퍼스 실리콘을 식각하는 단계 및
상기 아몰퍼스 실리콘이 식각된 기판에 절연막을 코팅시키는 단계
를 더 수행하는 양자점 태양전지의 제조 방법.
The method of claim 9,
After performing the step of coating the insulating film,
Further forming a silicon film in which amorphous silicon and nanocrystals are mixed;
Performing annealing on the further formed silicon film,
Etching the amorphous silicon from the further formed silicon film and
Coating an insulating film on the substrate on which the amorphous silicon is etched
Method of manufacturing a quantum dot solar cell to perform more.
양자점 식각 방법에 있어서,
(a) 기판에 아몰퍼스 실리콘 및 나노 크리스탈이 혼합된 실리콘 막을 형성하는 단계 및
(b) 상기 실리콘 막에 수소 중성입자빔을 조사하여 상기 아몰퍼스 실리콘을 식각하는 단계를 포함하는 양자점 식각 방법.
In the quantum dot etching method,
(a) forming a silicon film mixed with amorphous silicon and nanocrystals on the substrate; and
(b) irradiating a hydrogen neutral particle beam on the silicon film to etch the amorphous silicon.
제 11 항에 있어서,
상기 (b) 단계는,
상기 식각 방법이 수행되는 중성입자빔 처리장치에 수소 가스와 비활성 기체를 혼합하여 주입하는 단계 및
상기 수소 가스와 상기 비활성 기체의 주입에 의하여 형성된 중성입자빔을 조사하여 상기 아몰퍼스 실리콘을 식각하는 단계
를 포함하는 양자점 식각 방법.The method of claim 11,
The step (b)
Mixing and injecting hydrogen gas and an inert gas into the neutral particle beam processing apparatus in which the etching method is performed;
Etching the amorphous silicon by irradiating a neutral particle beam formed by the injection of the hydrogen gas and the inert gas
Quantum dot etching method comprising a.
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