KR20010054935A - Apparatus for Crystallizing Amorphous Silicon Film by Applying Alternate Magnetic Flux under Low Temperature - Google Patents

Apparatus for Crystallizing Amorphous Silicon Film by Applying Alternate Magnetic Flux under Low Temperature Download PDF

Info

Publication number
KR20010054935A
KR20010054935A KR19990055931A KR19990055931A KR20010054935A KR 20010054935 A KR20010054935 A KR 20010054935A KR 19990055931 A KR19990055931 A KR 19990055931A KR 19990055931 A KR19990055931 A KR 19990055931A KR 20010054935 A KR20010054935 A KR 20010054935A
Authority
KR
Grant status
Application
Patent type
Prior art keywords
amorphous
silicon
substrate
magnetic
layer
Prior art date
Application number
KR19990055931A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR100362724B1 (en )
Inventor
김형준
김용석
박성계
송아론
Original Assignee
김형준
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer, carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer, carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/20Deposition of semiconductor materials on a substrate, e.g. epitaxial growth solid phase epitaxy

Abstract

PURPOSE: An apparatus for crystallizing an amorphous silicon layer at a low temperature by applying an alternating magnetic flux is provided to prevent a glass substrate from being damaged. CONSTITUTION: The apparatus is used for crystallizing the amorphous silicon layer(13) deposited on the glass substrate(12) at a low temperature to fabricate a device such as a polysilicon TFT LCD or a polysilicon solar cell. The apparatus includes a graphite heating plate(10) for supporting the glass substrate(12), and an induction coil(11) wound around the graphite heating plate(10) to generate the magnetic flux(F) with a predetermined density. The magnetic flux(F) is alternately applied to the glass substrate(12) in a vertical or horizontal direction to accelerate migration of atoms in the amorphous silicon layer(13) and thereby to promote crystallization of the amorphous silicon layer(13).

Description

교반자속 인가에 의한 비정질 실리콘막의 저온 결정화 장치{Apparatus for Crystallizing Amorphous Silicon Film by Applying Alternate Magnetic Flux under Low Temperature} Low-temperature crystallization of the amorphous silicon film sensor according to the magnetic flux is stirred {Apparatus for Crystallizing Amorphous Silicon Film by Applying Alternate Magnetic Flux under Low Temperature}

본 발명은 교반자속 인가에 의한 비정질 실리콘막의 저온 결정화 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다결정 Si 박막트랜지스터 액정표시소자(Liquid Crystal Display), 다결정 Si 태양전지 등의 제조현장에서 열적 안정성이 취약한 유리기판에 고품위의 다결정 Si막을 형성할 때 비정질 Si막에 강한 교반자속을 인가하여 고상결정화, 금속유도 결정화, 금속유도 측면결정화 등이 저온에서 빠른 시간내에 수행되도록 하여 기판에 손상을 주지 않고 비정질 Si의 결정화를 촉진하는 교반자속 인가에 의한 비정질 실리콘막의 저온 결정화 장치에 관한 것이다. The invention, more particularly, to a polycrystalline Si thin film transistor liquid crystal display (Liquid Crystal Display), a polycrystalline Si weak thermal stability of the glass substrate at the manufacturing site, such as a solar cell relates to the amorphous silicon film, a low temperature crystallization apparatus by stirring the magnetic flux is on without damage to the substrate by the time of forming high-quality poly-Si film with a crystallized solid phase by applying a strong stirring flux to the amorphous Si film, a metal induced crystallization, metal induced lateral crystallization, etc. to be performed in a short time at a low temperature crystallization of the amorphous Si It relates to an amorphous silicon film, a low temperature crystallization apparatus by stirring the magnetic flux applied to promote.

일반적으로 폴리 실리콘 티에프티 엘시디(Poly-Si TFT LCD), 폴리 실리콘 솔라셀(Poly-Si Solar Cell) 등의 제조시 유리기판이 허용하는 저온에서 트랜지스터의 구동에 적합한 다결정 실리콘(Si)막을 형성하기 위해 고상결정화(Solid Phase Crystallization), 액사이머 레이저 결정화(Excimer Laser Crystallization; ELC), 금속유도 결정화(Metal Induced Crystallization; MIC), 마이크로웨이브 가열 결정화(Microwave Heating Crystallization) 방법 등이 사용된다. Forming generally a film of polysilicon T FT LCD (Poly-Si TFT LCD), a polysilicon solar cell, polycrystalline silicon (Si) suitable for driving the transistor at a low temperature for the glass substrate in the manufacture permit, such as (Poly-Si Solar Cell) (; Excimer laser crystallization ELC), metal induced crystallization; the like (metal induced crystallization MIC), microwave heating crystallization (Microwave heating crystallization) method is used SPC (solid Phase crystallization), aeksa timer to laser crystallization.

고상결정화의 경우 비정질 Si막을 증착한 후 550∼650℃의 온도에서 장시간(수시간 내지 수십시간) 열처리하여 고상 결정화를 일으켜 다결정으로 만드는 방법으로서 일반적으로 LCD 제조공정에서 사용하는 코닝(Corning) 7059나 1737 유리기판은 450℃이상의 온도에서 장시간 노출될 경우 기판의 수축이나 변형이 일어나므로 석영판(Quartz)과 같은 고가의 기판을 사용해야하는 단점이 있다. For the solid-phase crystallization amorphous Si Corning (Corning) that normally used in the LCD manufacturing process, a method causes a solid phase crystallization by heat treatment for a long time (several hours to several ten hours) at a temperature of 550~650 ℃ deposited after making a polycrystalline film 7059 or 1737 glass substrate has the disadvantage that if the long exposure at more than 450 ℃ temperature, so up the shrinkage and deformation of the substrate need to use an expensive substrate such as a quartz plate (quartz).

액사이머 레이저 결정화의 경우 액사이머 레이저의 순간 조사를 이용하여 하부 유리기판의 손상없이 상부 비정질 Si막을 용융, 재결정시키는 방법으로서 유리기판이 허용하는 저온에서 다결정 Si를 제조할 수 있으나 레이저 조사량에 따른 다결정 Si의 결정립 구조가 매우 불균일하고 특히 공정 범위가 매우 좁아 균일한 결정질의 다결정 Si의 제조가 어려운 문제점이 있다. Aeksa timer melting laser crystallization using a aeksa the timer laser moment irradiation without damage to the underlying glass substrate, the top amorphous Si film when the number A method for re-crystallization to produce the polycrystalline Si at low temperatures that the glass substrate allows, but polycrystalline according to laser irradiation dose the grain structure of Si and a very non-uniform in particular, a process range is very narrow, a difficult manufacturing problem of poly-Si having a uniform crystalline.

또한 다결정 Si막의 표면이 비교적 거칠어 소자의 특성에 나쁜 영향을 줄 뿐 아니라 장비가 고가이기 때문에 초기 설비비는 물론 유지비가 많이 소요되는 단점도 있다. In addition, the initial equipment cost because it is expensive as well as the poly-Si film surface have a negative impact on the characteristics of the relatively coarse parts, the device of course, a disadvantage that is maintenance-intensive.

금속유도 결정화는 비정질 Si막에 Ni, Pd, Au, Ag, Cu 등의 금속원소를 첨가하여 저온에서 결정화를 유도하는 방법으로서 250∼550℃의 낮은 온도에서 결정화를 얻을 수 있으나 결정립의 크기가 작고 결정성이 열악하여 소자의 구동특성이 나쁘며 특히 금속이 트랜지스터의 채널 영역에 유입되어 누설전류가 증가하는 문제점이 있다. Metal induced crystallization is to obtain the crystallization at a temperature of 250~550 ℃ A method for inducing the crystallization at a low temperature by the addition of metal elements such as Ni, Pd, Au, Ag, Cu in the amorphous Si film, but the size of crystal grains is small the crystallinity is poor in the metal, especially the driving characteristics of the element nappeumyeo flowing into the channel region of the transistor, there is a problem that an increase in leakage current.

최근에는 트랜지스터의 소스와 드레인 부위에 선택적으로 금속막(주로 Ni)을 스퍼터링이나 진공증착법에 의해 증착한 후 열처리 공정을 통해 소스 드레인 영역을 저온 결정화시키고, 이러한 다결정 영역에서 채널영역으로 측면 결정성장을 유도하는 방법, 일명 금속유도 측면결정화(Metal-Induced Lateral Crystallization; MILC) 방법이 제안된 바 있다. In recent years, and the low temperature crystallization of the source and drain regions depositing a selectively a metal film (mainly Ni) in the source and drain region of the transistor by sputtering or vacuum evaporation through a heat treatment process, the lateral crystal growth to the channel region in these polycrystalline regions method of inducing, also known as metal induced lateral crystallization (metal-induced Lateral crystallization; MILC) method has been proposed. 그러나 이 경우 측면 결정성장을 유도하기 위해서는 대략 500∼550℃에서 수시간에서 수십시간의 열처리 공정이 필요하여 유리기판의 손상이 불가피하다. However, in this case, to lead to the lateral crystal growth requires a heat treatment of several hours in several hours at about 500~550 ℃ is inevitable damage to the glass substrate.

또한 이러한 측면 열처리 공정으로 레이저 고속열처리 등으로 고속 열처리하는 방법이 제안된 바 있으나 이때의 온도는 700∼900℃로 매우 높아서 하부 유리기판의 손상이 불가피하다. Also this aspect is a method for high-speed heat treatment in a high speed laser heat treatment such as heat treatment process proposed, but this time the temperature is inevitable damage to the very high and the lower glass substrate to 700~900 ℃.

또한 금속유도 측면결정화의 속도를 증가시키고 결정화 방향을 제어하기 위해 유리기판에 전극을 만들어 DC전압을 인가하면서 비정질 Si와 금속 실리사이드에 전기장을 인가하는 전계유도 측면결정화(Field Assisted Lateral Growth; FALG) 방법이 제안된 바 있다. In addition, metal induced increase in the rate of lateral crystallization and the electric field while making the electrode on the glass substrate is a DC voltage in order to control the crystallization direction of applying an electric field to the amorphous Si and the metal silicide induced lateral crystallization (Field Assisted Lateral Growth; FALG) method this has been suggested. 그러나 이러한 방법의 경우 유리기판 상에서 전압의 인가를 위해 전극을 만들어야 하므로 양산 공정에 적합치 않을 뿐 아니라 500℃의 결정화온도에서 수시간 유지되어야 하기 때문에 유리기판의 손상을 초래한다. However, in this method, so to make an electrode for voltage application on glass substrates because it must be maintained several hours at a crystallization temperature of 500 ℃ as well not be suitable for mass production process results in damage to the glass substrate.

마지막으로 마이크로웨이브 가열 결정화는 주파수 200㎒∼20㎓ 범위의 전자기파를 발생하고 분자의 공진을 유도하여 Si의 결정화온도를 낮추는 방법으로서 마이크로웨이브 발생장치가 복잡하며 Si의 결정화온도가 500℃에서 수시간으로 유리기판에의 적용이 적합하지 않다. Finally, the microwave heating crystallization is generated electromagnetic waves in the frequency range 200㎒~20㎓ and can lead to resonance in the microwave generating device is complicated as a method to lower the crystallization temperature of Si, and the crystallization temperature of Si in the molecule 500 ℃ time this applied to the glass substrate is not suitable.

그러므로 본 발명의 목적은 상기한 단점 및 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 다결정 Si 박막트랜지스터 액정표시소자, 다결정 Si 태양전지 등의 제조현장에서 열적 안정성이 취약한 유리기판에 고품위의 다결정 Si막을 형성할 때 비정질 Si막에 강한 교반자속을 인가하여 고상결정화, 금속유도 결정화, 금속유도 측면결정화 등이 저온에서 빠른 시간내에 수행되도록 하여 기판에 손상을 주지 않고 비정질 Si의 결정화를 촉진하는 교반자속 인가에 의한 비정질 실리콘막의 저온 결정화 장치를 제공한다. So as to address the objectives above disadvantages and problems of the present invention, the polycrystalline Si thin film transistor liquid crystal display device, a polycrystalline Si solar cell such as amorphous when forming a high-quality poly-Si films to the shop floor is vulnerable glass substrate thermal stability in the by applying a strong stirring flux to Si film solid phase crystallization, metal induced crystallization, metal induced lateral crystallization, etc. without damage to the substrate to be performed in a short time at a low temperature amorphous silicon by stirring the magnetic flux is applied to accelerate the crystallization of the amorphous Si the film provides a low temperature crystallizer.

도 1은 본 발명에 따른 장치를 개략적으로 나타내는 구성도, Figure 1 is a block diagram schematically showing a device according to the invention,

도 2는 본 발명에 따른 장치의 다른 실시예를 나타내는 구성도, Figure 2 is a schematic view showing another embodiment of the device according to the invention,

도 3은 본 발명을 고상결정화에 적용할 때 Si의 결정화 거동을 나타내는 그래프, Figure 3 is a graph illustrating the crystallization behavior of Si when the present invention is applied to a solid-phase crystallization,

도 4는 도 3에서 교반자속 밀도에 따른 결정화 거동을 나타내는 그래프, Figure 4 is a graph showing the crystallization behavior of the stirring magnetic flux density in Fig. 3,

도 5는 본 발명을 금속유도 결정화에 적용하는 상태를 나타내는 구성도, Figure 5 is a configuration diagram showing a state of applying the present invention to metal induced crystallization,

도 6은 본 발명을 금속유도 측면결정화에 적용하는 상태를 나타내는 구성도, Figure 6 is a configuration diagram showing a state of applying the present invention to a metal induced lateral crystallization,

도 7a 내지 7c는 도 6에서 측면결정화의 정도를 비교하여 나타내는 현미경 사진(×200), Figure 7a to 7c are micrographs showing by comparing the degree of crystallization in terms of Figure 6 photograph (× 200),

도 8은 코일 전류의 변화에 따른 금속유도 측면결정화 거리를 나타내는 그래프. Figure 8 is a graph showing a metal induced lateral crystallization distance according to variation of the coil current.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 * * Code Description of the Related Art *

10 : 흑연가열판 11, 21 : 유도코일 10: graphite heating plates 11, 21: Induction coil

12, 22 : 유리기판 13, 23 : 비정질 Si막 12, 22: Glass substrate 13, 23: amorphous Si film

F, F' : 교반자속 F, F ': stirring flux

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 폴리 실리콘 티에프티 엘시디(Poly-Si TFT LCD), 폴리 실리콘 솔라셀(Poly-Si Solar Cell) 등의 제조시 하부 유리기판(12)의 손상이 없는 저온공정에 의해 비정질 Si막을 짧은 시간내에 결정화시키는 장치에 있어서: 비정질 Si막(13)이 증착된 유리기판(12)을 지지하는 흑연가열판(10)의 주변으로 소정의 자속밀도를 지닌 자장이 수직 또는 수평방향에서 교번적으로 인가되도록 유도코일(11)이 감기어 형성되는 것을 특징으로 한다. In order to achieve this object the present invention provides a low temperature process without damage to the polysilicon T FT LCD (Poly-Si TFT LCD), a polysilicon solar cell (Poly-Si Solar Cell), such as the manufacture of the lower glass substrate 12 of the in the crystallization apparatus in a short time, the amorphous Si film by: an amorphous Si film 13 is deposited a glass substrate 12 for supporting the graphite heating plates 10 close to a predetermined magnetic flux density of the magnetic field is vertical or horizontal direction with that such that at an applied alternately characterized in that the induction coil 11, the cold air is formed.

이때 상기 유리기판(12)의 온도는 430℃ 미만으로 하고, 유도코일(11)에 의한 교반자속의 크기, 코일형상, 주파수의 범위는 비정질 실리콘막에 4 mVolt 이상의 유도기전력을 발생시키는 조건으로 선택한다. The temperature of the glass substrate 12 is less than 430 ℃, and the induction coil 11, the size, the coil shape, the range of frequency of the stirring magnetic flux due to the selection criteria to generate more than 4 mVolt induced electromotive force is the amorphous silicon film do.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. With reference to the accompanying drawings, it will be described in detail preferred embodiments of the invention.

도 1은 본 발명에 따른 장치를 개략적으로 나타내는 구성도가 도시된다. 1 is a block diagram illustrating an apparatus is shown schematically according to the invention.

우선 시편의 가열을 위한 흑연가열판(10)과, 교반자속을 유도하기 위한 권선형의 유도코일(11)로 구성된다. First consists of a graphite specimen heating plate 10 and the induction coil 11 of the winding to induce a magnetic flux stirred for heating. 수냉 구리관으로 구성된 유도코일(11)에 교류전류를 인가하여 내부에서 교반자속(F)이 발생하도록 한다. Applying an alternating current to the induction coil (11) consisting of a water-cooled copper tube will be stirred to magnetic flux (F) is in place. 본 발명에 따른 교반자속(F)은 두가지 목적으로 사용되는데 일반적인 유도가열과 마찬가지로 하부의 흑연가열판(10)에 와전류를 발행하여 원하는 온도까지 가열하는 동시에 유도코일(11)에서 발생하는 유도기전력에 의한 교반자기장의 교반자속(F)이 유리기판(12)에 증착된 비정질 Si막(13)에서 원자간의 이동을 가속화시켜 결정화를 촉진시킨다. Stirring the magnetic flux (F) according to the invention by the induced electromotive force generated in the induction coil 11 at the same time to heat is used in two object by issuing an eddy current in the lower graphite heating plates 10 in the same manner as a typical induction heating to the desired temperature stirring the magnetic flux of the stirring magnetic field (F) is to accelerate movement between the atoms in the amorphous Si film 13 deposited on the glass substrate 12 to promote crystallization.

이와 같이 원자간의 교반작용을 증대하여 결정화를 촉진하기 위해서는 유도코일(11)의 자장의 크기를 증가시키는 것이 필요하며 이때 하부의 흑연가열판(10)의 온도는 200∼500℃ 정도의 낮은 온도를 유지하여야 한다. Thus, in order to enhance the agitating action between the atoms to promote the crystallization it is necessary to increase the size of the magnetic field of the induction coil 11 and the temperature of the lower graphite heating plate 10 is kept in a low temperature of about 200~500 ℃ shall. 이를 구현하기 위해 흑연가열판(10)의 두께와 형상을 유도자장의 침투거리(penetration depth)를 고려하여 적절히 제어하여야 한다. To implement this to be suitably controlled in consideration of the penetration distance of the inductive magnetic field to the thickness and shape of the graphite heating plates (10) (penetration depth).

이때 교반자속(F)은 유리기판(12)에 대하여 수직으로 인가되며 그 주파수는 25㎐에서 10㎒의 범위가 적절하다. At this time, stirring the magnetic flux (F) is applied perpendicularly to the glass substrate 12, the frequency is suitably in a range of from 10㎒ 25㎐. 흑연가열판(10)과 유도코일(11)의 형상에 따라서 정도의 차이는 있지만 이보다 주파수가 너무 낮으면 유도기전력이 작아 결정화 촉진과 기판 온도의 가열이 어렵고 주파수가 너무 높으면 균일한 기판 온도를 유지하기가 어렵게 된다. To maintain the graphite heating plates 10 and the induction coil 11, the shape varying degrees, but the substrate temperature that the frequency is too low, the induced electromotive force in the heating of the crystallization promoting and the substrate temperature is difficult frequency is too high, even smaller if than this, depending on the configuration of It is difficult.

도 2는 본 발명에 따른 장치의 다른 실시예를 나타내는 구성도가 도시된다. Figure 2 is a block diagram showing another embodiment of an apparatus in accordance with the present invention.

본 발명은 도 1과 같은 권선형 유도코일 외에도 평판에 적합한 스파이럴 형의 유도코일(21)도 사용할 수 있다. The present invention can also be used an induction coil 21 of the spiral suitable for addition to the plate 1 and the doubly-fed induction coils like. 좌측의 도시처럼 유도코일(21)을 나선형으로 감아 교반자속(F')이 유리기판(22)에 수평으로 인가되도록 한다. An induction coil wound around a magnetic flux stirred 21 in the spiral (F '), as shown on the left side is to be applied horizontally on the glass substrate 22. 우측의 도시는 유도코일(21)의 설치상태를 종단면으로 나타낸 것이다. Shown on the right side shows the status of the installation of the induction coil 21 in the longitudinal section. 유도코일(21)은 도 1처럼 수냉방식의 구리관을 사용한다. Induction coil 21 uses a copper tube of the water-cooling method, as Fig.

도 1 또는 도 2를 이용한 본 발명의 실시는 크게 세 가지 형태로 이루어지는바, 전술한 고상결정화, 금속유도 결정화, 금속유도 측면결정화에 적용한다. FIG embodiment of the present invention using one or two or even largely applied to the three bars made in the form, the above-described solid-phase crystallization, metal induced crystallization, metal induced lateral crystallization.

도 3은 본 발명을 고상결정화에 적용할 때 Si의 결정화 거동을 나타내는 그래프이고, 도 4는 도 3에서 교반자속 밀도에 따른 결정화 거동을 나타내는 그래프이다. Figure 3 is a graph showing the crystallization behavior of Si when the present invention is applied to a solid-phase crystallization, Figure 4 is a graph illustrating the crystallization behavior of the stirring magnetic flux density in FIG.

우선 스퍼터링, 진공증착, 화학증착, 플라즈마 증착 등의 방법에 의해 유리기판(12)에 비정질 Si막(13)을 증착한 후 유도장치의 중앙에 위치하는 흑연가열판(10)의 상부에 올려놓는다. First, a sputtering, and place on top of the graphite heating plate 10 located in the center of the vacuum deposition, chemical vapor deposition, and then depositing an amorphous Si film 13 on the glass substrate 12 by a method such as plasma deposition induction device. 이때 유도코일(11)은 직경 15㎝ 정도를 사용하고 14회로 감는다. The induction coil 11 is wound, and using the degree of diameter 15㎝ 14 circuit. 또한 이 실험에서 교반 자속의 주파수는 14 KHz를 사용하였다. In addition, frequency of the stirring magnetic flux from this experiment was used as a 14 KHz.

도 3에서, 저압화학 증착기에 의해 증착된 1000Å 두께의 비정질 Si막(13)을 X선 회절분석하여 결정화거동을 살핀다. In Figure 3, the amorphous Si film 13, a 1000Å thick deposited by low-pressure chemical deposition by X-ray diffraction analysis of the crystallization behavior salpinda. 좌측의 그래프는 일반적인 열처리로 (저항가열식 관상로)에서의 고상결정화 결과이고, 우측의 그래프는 유도코일(11)의 전류는 45A로 유지한 본 발명에 따른 고상결정화 결과이다. Graphs on the left side is the solid-phase crystallization results in a general heat treatment (a resistance heating-type tubular), the current in the graph on the right side is the induction coil (11) is a solid state crystallization according to the present invention results in maintaining 45A. 일반 열처리로를 사용하는 경우 600℃에서 5시간의 열처리가 진행되어야 결정화가 시작되어 7시간 경과후 결정화가 완료되었다. If you use a general heat treatment, the crystallization be carried out at 600 ℃ thermal treatment of 5 hours is started and completed the crystallization after the elapse of seven hours. 반면 본 발명을 적용하는 경우 430℃에서 1시간 정도 경과하면 결정화가 완료된다. On the other hand, the crystallization is completed when the elapsed at 430 ℃ for 1 hour when applying the present invention. 또한 X선 회절 피크에서 보는 바와 같이 일반 열처리에서와 동일한 강한 (111) 형태의 방위조직을 지니게 된다. It is also the same strong jinige 111 in the form of organization and orientation in general the heat treatment as shown in the X-ray diffraction peak. 전자현미경으로 관찰된 결정립의 크기는 2∼3㎛로서 600℃의 일반 열처리로에서와 유사한 조대한 결정립 구조를 지니므로 결정성이 높은 다결정 Si임을 확인할 수 있다. Of the crystal grain size observed by an electron microscope, because the genie crude grain structure similar to and in a normal heat treatment in a 600 ℃ 2~3㎛ can be confirmed that the poly-Si high crystallinity.

도 4에서, 인가 전류의 변화에도 하부 흑연가열판(10)의 온도를 일정하게 유지하기 위해 흑연가열판(10)의 두께를 적절히 증감시키면서 인가 전류의 변화에 따른 결정화 거동을 X선 회절 실험으로 나타낸다. In Figure 4, the application shows the crystallization behavior of the change in the applied while appropriately increasing or decreasing the thickness of the graphite heating plates 10, current to also change the current remains constant the temperature of the lower graphite heating plates 10 in the X-ray diffraction experiment. 도 3에서와 동일한 온도 430℃ 및 전류 45A의 조건에서는 결정화가 완료되나 전류가 25A로 저하되는 경우 결정화가 전혀 일어나지 않음을 확인할 수 있다. In the same temperature for 430 ℃ and conditions of current 45A as in Figure 3 it can check the crystallization does not occur at all if the current is reduced to 25A, but the crystallization is complete. 이는 교반자장의 크기가 25 Oe 이상이 되어야 비정질 Si막(13)의 결정화를 촉진시킴을 의미한다. This means Sikkim promotes crystallization of the amorphous magnetic stirring Si film 13 must be at least 25 Oe size.

참고적으로 전술한 바와 같이 교반자장에 의한 유도기전력이 결정화 촉진의 중요 원인으로 가정할 때, 교반자장에 의한 유도기전력은 Faraday 법칙, For reference, when the induced electromotive force by the stirring magnetic field assumes a significant cause of promoting crystallization, as described above, the induced electromotive force by the magnetic stirring is Faraday's law,

즉, EMF=10 -8 N dφ/dt That is, EMF = 10 -8 N dφ / dt

(여기서 N은 turn 수, φ는 시편의 면적을 고려한 자속, dφ/dt는 교반자속의 주파수)로 낼 수 있다. It can be (where N is the number of turn, φ is the magnetic flux in consideration the area of ​​the specimen, dφ / dt is the frequency of the stirring magnetic flux).

따라서 결정화가 촉진되는 조건은 교반자속(F')의 크기만으로 설명하기 어렵고, 주파수, 시편의 크기가 모두 고려되야 할 것이다. Therefore, conditions under which the crystallization is promoted will be considered difficult to describe only the amount of stirring the flux (F '), the frequency, both the size of the specimen. 따라서 교반자속(F')의 크기보다는 유도기전력으로 결정화 촉진의 임계 조건을 부여하는 것이 의미가 있는 바, 여기서 시편의 크기, 유도자속, 주파수를 고려하여 계산된 유도기전력은 25A의 전류에서 4 mVolt 이상으로 하는 것이 적절하다. Therefore it stirred flux (F ') a to give the critical conditions of the crystallization promoting the induced electromotive force than the size means the bar, calculated here consider the sample size, the induction magnetic flux, the frequency in the induction of electromotive force from the 25A current 4 mVolt it is appropriate to above.

도 5는 본 발명을 금속유도 결정화에 적용하는 상태를 나타내는 구성도가 도시된다. 5 is also a configuration is shown that represents a state in which the present invention is applied to a metal induced crystallization.

30Å 두께의 Ni를 저압화학 증착된 1000Å 두께의 비정질 Si막 위에 스퍼터링으로 증착한다. It is deposited by sputtering to a thickness of 30Å on the Ni low pressure chemical vapor deposition of an amorphous Si film of 1000Å thickness. 교반자속 열처리를 위한 유도코일의 직경 및 감는 횟수, 사용주파수는 전술한 도 3과 동일성을 유지한다. Stirred induction diameter and winding number of the coil for the heat-treated magnetic flux, using the frequency is maintained with the three identity also described above. 표 1에서 나타내는 것처럼 45A의 전류를 인가한 상태에서 각 온도별로 1시간 열처리하여 결정화 여부를 비교한 결과 일반적인 열처리로 보다 200℃ 이상 온도를 낮게 유지하는 것이 가능함을 알 수 있다. As shown in Table 1, it can be heat-treated for one hour at each temperature by applying a current of 45A state seen that it is possible to keep the crystallization if a comparison result of a common heat treatment at a temperature more than 200 ℃.

따라서 본 발명을 금속유도 결정화에 적용할 경우 유리기판의 손상이 없도록 350℃ 미만의 온도에서 결정화를 구현할 수 있다. Therefore, when the present invention is applied to a metal induced crystallization to prevent damage of the glass substrate it can be realized the crystallization at a temperature less than 350 ℃.

인가 전류 Is the current 열처리 온도/ 시간 Heat treatment temperature / time 결정화여부 Crystallization whether
실시예 1 Example 1 45A 45A 250℃/ 1시간 250 ℃ / 1 sigan × ×
실시예 2 Example 2 45A 45A 300℃/ 1시간 300 ℃ / 1 sigan
실시예 3 Example 3 45A 45A 350℃/ 1시간 350 ℃ / 1 sigan
실시예 4 Example 4 45A 45A 400℃/ 1시간 400 ℃ / 1 sigan
실시예 5 Example 5 45A 45A 450℃/ 1시간 450 ℃ / 1 sigan

도 6은 본 발명을 금속유도 측면결정화에 적용하는 상태를 나타내는 구성도이고, 도 7a 내지 7c는 도 6에서 측면결정화의 정도를 비교하여 나타내는 현미경 사진(×200)이다. Figure 6 is a photomicrograph (× 200) shown by a schematic view showing a state in which the present invention is applied to a metal induced lateral crystallization, it is a 7a-7c compare the degree of crystallization in terms of FIG.

도 6에서, 유리기판의 선택적인 부분에 1000Å 두께의 비정질 Si막을 증착하고 다시 그 위에 30Å 두께의 Ni를 증착한다. In Figure 6, the deposited amorphous Si film having a thickness of 1000Å on an optional portion of the glass substrate, depositing a thickness of 30Å Ni thereon again. 교반자속 열처리를 위한 유도코일의 직경 및 감는 횟수는 전술한 도 3 및 도 5와 동일성을 유지한다. Diameter and the winding number of the induction coil for stirring the magnetic flux heat treatment maintains the above-described FIG. 3 and 5 and identity. 40A의 인가 전류를 유지하고 도 7a 내지 도 7c에 나타내는 현미경 사진으로 Ni막의 측면결정화정도를 비교한다. The micrograph is shown in Figures 7a-7c maintains the applied current of 40A compares the degree of crystallization Ni film side.

도 7a에서 열처리 전에 T형으로 패터닝된 Ni막을 나타내는데 T형 페턴의 바깥 부위는 Ni이 증착되고 내부는 Ni이 증착되는 않은 영역이다. Figure 7a indicate in a patterned Ni film before the heat treatment as T-shaped outer portion of the T-shaped peteon the Ni is deposited inside is an area that is to be deposited is Ni. 도 7b는 일반 열처리로를 사용하여 500℃에서 7시간 열처리한 상태로서 장시간 열처리에도 불구하고 비교적 작은 거리로(약 10㎛) 측면성장이 일어난다. Figure 7b takes place even though a relatively small distance (about 10㎛) lateral growth for a long time as a heat treatment while using a normal heat treatment in the heat treatment 500 ℃ 7 hours. 반면 본 발명에 따른 유도로를 사용하는 경우 430℃에서 1시간의 짧은 열처리를 수행하더라도 교반자속의 영향에 기인하여 도 7c처럼 비교적 큰 거리로(약 25㎛) 측면성장이 일어난다. In contrast the present invention when used in the induction heat treatment, even if performed for a short of one hour at 430 ℃ causing a relatively large distance (about 25㎛) lateral growth, as Figure 7c due to the influence of magnetic flux in accordance with stirring.

도 8은 코일 전류의 변화에 따른 금속유도 측면결정화 거리를 나타내는 그래프이다. Figure 8 is a graph showing a metal induced lateral crystallization distance according to variation of the coil current.

도 8을 참조하면 인가 전류가 25A 이상에서 결정화 거리가 급격히 증가하며 교반자속 밀도가 금속유도 측면결정화 속도에 결정적으로 영향을 미치는 것을 알 수 있다. Also when the applied current is crystallized distance is rapidly increased at least 25A reference to Figure 8 and it can be seen that the magnetic flux density was stirred on a decisive impact on the metal induced lateral crystallization rate.

본 발명의 장치를 이용한 제조방법은 철강이나 금속 분야에서 널리 사용되는 유도가열법과 유사성이 있어 양산 장비의 개발이 용이하다. Manufacturing method using the apparatus of the present invention there is an induction heating method and similarity are widely used in the field of steel or metal is easy to develop a mass production equipment. 본 발명의 실시예에서 비정질 Si막의 고상결정화, 금속유도 결정화, 금속유도 측면결정화 공정에 적용되는 것을 설명하였으나 현재 양산 공정으로 자리잡고 있는 액사이머 레이저 결정화법에 비하여 공정의 재연성과 신뢰성이 높다. Has been described to be applied to the amorphous Si film, the solid phase crystallization, metal induced crystallization, metal induced lateral crystallization step in an embodiment of the present invention a high replay and reliability of the process compared to aeksa timer laser crystallization taking place in the current production process. 액사이머 레이저 결정화법은 레이저빔의 대면적화에 한계가 있어 빔을 기판에 주사하여 열처리하는 공정의 복잡함을 지닌다. Aeksa timer laser crystallization method is there is a limit to the large area of ​​the laser beam has the complexity of the process for the heat treatment by scanning a beam on the substrate.

이상의 구성 및 작용을 지니는 본 발명의 교반자속 인가에 의한 비정질 실리콘막의 저온 결정화 장치는 다결정 Si 박막트랜지스터 액정표시소자, 다결정 Si 태양전지 등의 제조현장에서 열적 안정성이 취약한 유리기판에 고품위의 다결정 Si막을 형성할 때 비정질 Si막에 강한 교반자속을 인가하여 고상결정화, 금속유도 결정화, 금속유도 측면결정화 등이 저온에서 빠른 시간내에 수행되도록 하여 기판에 손상을 주지 않는 효과가 있다. The above-mentioned configuration and the having the amorphous silicon film, a low temperature crystallization apparatus by stirring the magnetic flux applied to the present invention is a polycrystalline Si thin film transistor liquid crystal display device, a polycrystalline Si solar cell such as the shop floor thermal stability is weak the glass substrate to high-quality poly-Si film in the functional to the time of forming an amorphous Si film on applying a strong magnetic flux stirred by solid-phase crystallization, metal induced crystallization, metal induced lateral crystallization, etc. to be performed in a short time at low temperatures, there is an effect that does not damage the substrate.

Claims (3)

  1. 폴리 실리콘 티에프티 엘시디(Poly-Si TFT LCD), 폴리 실리콘 솔라셀(Poly-Si Solar Cell) 등의 제조시 하부 유리기판(12)의 손상이 없는 저온공정에 의해 비정질 Si막을 짧은 시간내에 결정화시키는 장치에 있어서: Polysilicon T FT LCD (Poly-Si TFT LCD), a polysilicon solar cell (Poly-Si Solar Cell) determined in a short time, the amorphous Si film by low-temperature process without damage to the underlying glass substrate 12 during the manufacture of crystallized An apparatus:
    비정질 Si막(13)이 증착된 유리기판(12)을 지지하는 흑연가열판(10)의 주변으로 소정의 자속밀도를 지닌 자장이 수직 또는 수평방향에서 교번적으로 인가되도록 유도코일(11)이 감기어 형성되는 것을 특징으로 하는 교반자속 인가에 의한 비정질 실리콘막의 저온 결정화 장치. The amorphous Si film 13 around induced to an applied magnetic field having a predetermined magnetic flux density, alternately at the axial or equatorial direction coil 11 of the graphite heating plates 10 for supporting the glass substrate 12 is deposited a cold an amorphous silicon film, a low temperature crystallization apparatus by stirring the magnetic flux is characterized in that the control is formed.
  2. 제 1 항에 있어서, According to claim 1,
    상기 유리기판(12)의 온도는 430℃ 미만으로 하고, 유도코일(11)에 의한 교반자속의 크기, 코일형상, 주파수의 범위는 비정질 실리콘막에 4 mVolt 이상의 유도기전력을 발생시키는 조건으로 선택하는 것을 특징으로 하는 비정질 실리콘막의 저온 결정화 장치. The temperature of the glass substrate 12 is less than 430 ℃ and size, coil-like, the range of frequency of the stirring magnetic flux due to the induction coil 11 is selected under the condition that generates a least 4 mVolt induced electromotive force is the amorphous silicon film low-temperature crystallization of the amorphous silicon film and wherein.
  3. 제 1 항에 있어서, According to claim 1,
    상기 유도코일(11)에 의한 교반자속의 주파수는 20㎐∼10㎒로 유지되는 것을 특징으로 하는 교반자속 인가에 의한 비정질 실리콘막의 저온 결정화 장치. An amorphous silicon film, a low temperature crystallization apparatus by stirring the magnetic flux is characterized in that the frequency is maintained at a 20㎐~10㎒ of the stirring magnetic flux caused by the induction coil 11.
KR19990055931A 1999-12-08 1999-12-08 Apparatus for Crystallizing Amorphous Silicon Film by Applying Alternate Magnetic Flux under Low Temperature KR100362724B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR19990055931A KR100362724B1 (en) 1999-12-08 1999-12-08 Apparatus for Crystallizing Amorphous Silicon Film by Applying Alternate Magnetic Flux under Low Temperature

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR19990055931A KR100362724B1 (en) 1999-12-08 1999-12-08 Apparatus for Crystallizing Amorphous Silicon Film by Applying Alternate Magnetic Flux under Low Temperature

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20010054935A true true KR20010054935A (en) 2001-07-02
KR100362724B1 KR100362724B1 (en) 2002-11-27

Family

ID=19624378

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR19990055931A KR100362724B1 (en) 1999-12-08 1999-12-08 Apparatus for Crystallizing Amorphous Silicon Film by Applying Alternate Magnetic Flux under Low Temperature

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100362724B1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6531348B2 (en) * 2000-12-29 2003-03-11 Lg.Philips Lcd Co., Ltd Method for crystallizing amorphous silicon and fabricating thin film transistor using crystallized silicon
WO2004107453A1 (en) * 2003-05-27 2004-12-09 Jae-Sang Ro Method for annealing silicon thin films and polycrystalline silicon thin films prepared therefrom

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100962291B1 (en) 2009-12-21 2010-06-11 (주) 엠브이텍 Device for inspecting a solar cell and method of the same

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6531348B2 (en) * 2000-12-29 2003-03-11 Lg.Philips Lcd Co., Ltd Method for crystallizing amorphous silicon and fabricating thin film transistor using crystallized silicon
WO2004107453A1 (en) * 2003-05-27 2004-12-09 Jae-Sang Ro Method for annealing silicon thin films and polycrystalline silicon thin films prepared therefrom
US7449397B2 (en) 2003-05-27 2008-11-11 Jae-Sang Ro Method for annealing silicon thin films and polycrystalline silicon thin films prepared therefrom
CN100474628C (en) 2003-05-27 2009-04-01 卢在相 Method for annealing silicon thin films and polycrystalline silicon thin films prepared therefrom

Also Published As

Publication number Publication date Type
KR100362724B1 (en) 2002-11-27 grant

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6784455B2 (en) Single crystal TFT from continuous transition metal delivery method
US5851862A (en) Method of crystallizing a silicon film
US6066547A (en) Thin-film transistor polycrystalline film formation by nickel induced, rapid thermal annealing method
US6700133B1 (en) Method for producing semiconductor device
US5474945A (en) Method for forming semiconductor device comprising metal oxide
US20090001523A1 (en) Systems and Methods for Processing a Film, and Thin Films
US20030160239A1 (en) Semiconductor thin film and liquid crystal display apparatus using the same, and method of fabricating the same
US6329270B1 (en) Laser annealed microcrystalline film and method for same
US6020224A (en) Method for making thin film transistor
US6495405B2 (en) Method of optimizing channel characteristics using laterally-crystallized ELA poly-Si films
US6573163B2 (en) Method of optimizing channel characteristics using multiple masks to form laterally crystallized ELA poly-Si films
US6255148B1 (en) Polycrystal thin film forming method and forming system
US5313076A (en) Thin film transistor and semiconductor device including a laser crystallized semiconductor
US6979605B2 (en) Manufacturing method for a semiconductor device using a marker on an amorphous semiconductor film to selectively crystallize a region with a laser light
US6326226B1 (en) Method of crystallizing an amorphous film
US20010051416A1 (en) Semiconductor material and method for forming the same and thin film transistor
US20030010775A1 (en) Methods and apparatuses for heat treatment of semiconductor films upon thermally susceptible non-conducting substrates
JP2000068520A (en) Semiconductor thin film, manufacture thereof and manufacturing device, and semiconductor element and manufacture thereof
US5940693A (en) Selective silicide thin-film transistor and method for same
US20020102821A1 (en) Mask pattern design to improve quality uniformity in lateral laser crystallized poly-Si films
US6093586A (en) Method of manufacturing a semiconductor device and a process of manufacturing a thin film transistor
KR20030060403A (en) crystallization method of amorphous silicon
US6309951B1 (en) Method for crystallizing amorphous silicon
US6228693B1 (en) Selected site, metal-induced, continuous crystallization method
JPH06260651A (en) Thin-film transistor and its manufacture

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
J201 Request for trial against refusal decision
AMND Amendment
B701 Decision to grant
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20121016

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20131016

Year of fee payment: 12

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141017

Year of fee payment: 13

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151016

Year of fee payment: 14

LAPS Lapse due to unpaid annual fee