KR20030008752A - The method of crystallization of amorphous silicon for liquid-crystal display - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 극소 미량(1012∼1014cm-2)의 금속이 포함된 비정질 실리콘을 급속열처리 혹은 자외선(UV)을 이용해서 결정화시 균일한 간격의 핵형성과 핵으로부터 측면으로 결정화시켜서 거시 그레인과 균일한 다결정 실리콘 박막을 얻는 방법에 관한 것이다.According to the present invention, amorphous silicon containing a very small amount of metal (10 12 to 10 14 cm -2 ) is crystallized by rapid heat treatment or ultraviolet (UV) to uniformly spaced nucleation and laterally crystallized from the nucleus to macroscopic grains. A method for obtaining a uniform polycrystalline silicon thin film.
다결정 실리콘을 이용한 소자는 대부분 능동행렬 액정디스플레이(AMLCD: Active Matrix Liquid Crystal Display)의 능동소자와 전기발광(electro-luminescence)소자의 스위칭 소자 및 주변회로에 사용된다. 이때, 다결정 실리콘을 사용하는 박막트랜지스터 제작에서 증착 다결정 실리콘, 고온열처리를 이용한 기술 또는 레이저 열처리 기술을 이용한다. 레이저열처리 방법은 저온 공정이 가능하고 높은 전계효과 이동도(field effect mobility)를 구현할 수 있지만, 고가의 레이저 장비가 필요하므로 대체 기술이 많이 연구되고 있다.Most of the devices using polycrystalline silicon are used in active devices of active matrix liquid crystal displays (AMLCDs) and switching devices and peripheral circuits of electro-luminescence devices. In this case, in the production of a thin film transistor using polycrystalline silicon, a deposition polycrystalline silicon, a technique using high temperature heat treatment, or a laser heat treatment technique is used. The laser heat treatment method is capable of low temperature processing and can realize high field effect mobility. However, since an expensive laser equipment is required, many alternative technologies have been studied.
현재 금속을 이용한 재결정화 하는 방법은 전형적인 고온공정(solid phase crystallization)보다 낮은 온도에서 빠른 시간에 결정화 시킬 수 있는 장점을 가지고 있기 때문에 다양하게 연구되어 지고 있다. 크게 금속을 이용한 재결정화 하는 방법은 금속 유도 결정화(metal induced crystallization) 방법과 금속 유도 측면 결정화(metal induced lateral crystallization)방법이 있다. 그러나 금속을 이용한 경우 트랜지터 소자의 금속오염으로 소자특성이 저하된다. 또는 금속양을 최소로 줄이고 양질의 다결정 실리콘박막을 형성시키기 위해서 금속이온(ion)을 이온주입기를 통해서 금속의 농도(1014∼1016cm-2)를 줄이거나 0.5nm 정도 얇게 박막을 증착해서 고온처리, 급속열처리 혹은 레이저를 이용해서 양질의 막을 형성시키는 기술이 개발되어 있다. 하지만 현재 기술로는 다결정 실리콘에서 가장 중요시되는 그레인 크기가 작고, 균일도가 좋지 않고 대면적화에 문제가 많다.Currently, the method of recrystallization using metal has been studied in various ways because it has the advantage of fast crystallization at a lower temperature than typical solid phase crystallization. Recrystallization using metal largely includes metal induced crystallization and metal induced lateral crystallization. However, when metal is used, the device characteristics are degraded due to metal contamination of the transistor device. Alternatively, to reduce the amount of metal to a minimum and to form a high quality polycrystalline silicon thin film, metal ions are reduced through ion implanters (10 14 to 10 16 cm -2 ), or thin films are deposited as thin as 0.5 nm. Techniques for forming a high quality film using high temperature treatment, rapid heat treatment or laser have been developed. However, with the current technology, the grain size, which is the most important factor in polycrystalline silicon, is small, the uniformity is not good, and there are many problems in large area.
본 발명은 다결정 실리콘 박막을 제작함에 있어서 미량의 금속이 포함된 비정질 실리콘 박막을 급속열처리 혹은 자외선(UV)을 이용해서 고체상태에서 결정화핵으로 작용하는 다이실리사이드(MSi2) 침전(precipitate)을 균일한 간격으로 형성시키고, 측면으로 결정화시켜 거시 그레인과 균일한 박막을 얻는 것을 목적으로 하고 있다.In the present invention, polysilicon thin film is prepared by uniformly dispersing a disilicide (MSi 2 ) that acts as a crystallization nucleus in a solid state by rapid heat treatment or ultraviolet (UV). It aims at forming at intervals and crystallizing to the side to obtain a macro grain and a uniform thin film.
이를 위한 본 발명의 특징은 미량의 금속이 함유된 비정질 실리콘 박막을 제작하기 위해서 화학기상 증착(CVD) 혹은 플라즈마(Plasma) 스퍼터링(sputtering)방법으로 박막내에 금속함유량을 (1012∼1014cm-2)의 농도로 박막을 형성시킬 수 있다. 미량의 금속박막층 위치는 유리기판 혹은 유리기판위에 완충층(산화막, 질화막)을 형성한 다음, 비정질 실리콘 박막층 위에 형성시키는 방법, 유리기판 위에 먼저 미세금속 박막을 형성시키고, 비정질 실리콘을 형성한 다음 재결정화 시키는 방법과 유리 기판위에 완충층(질화막, 산화막)을 형성시키고 극소미량의 금속을 증착한 다음 비정질 실리콘 박막층을 형성시키는 것을 포함한다. 또한 금속이 소량 포함된 가스를 이용하여 화학기상증착방법 혹은 플라즈마 화학기상 증착방법으로 제작이 가능하다.Features of the invention for this purpose is the metal content in the thin film by chemical vapor deposition (CVD) or plasma (Plasma) sputtering (sputtering) method for making an amorphous silicon thin film containing a trace amount of metal (10 12 ~10 14 cm - 2 ) can form a thin film. The trace metal layer is positioned on a glass substrate or on a glass substrate by forming a buffer layer (oxide film, nitride film), and then on the amorphous silicon thin film layer, first forming a micro metal thin film on the glass substrate, forming amorphous silicon, and then recrystallization. And forming a buffer layer (nitride film, oxide film) on the glass substrate, depositing a very small amount of metal, and then forming an amorphous silicon thin film layer. In addition, using a gas containing a small amount of metal can be produced by chemical vapor deposition method or plasma chemical vapor deposition method.
미량의 금속박막층이 포함된 비정질 실리콘 박막을 급속 열처리 또는 자외선(UV)을 이용해서 금속의 다이실리사이드(MSi2) 핵을 균일하게 형성시키고, 측면으로 결정화시켜서 이웃한 그레인과 부딪쳐서 그레인 경계가 형성되는 다결정 실리콘 박막을 제작하는 것을 포함한다.The amorphous silicon thin film containing a trace amount of the metal thin film is uniformly formed with the disilide (MSi 2 ) nucleus of the metal by rapid heat treatment or ultraviolet (UV), and crystallized to the side to meet the neighboring grain to form grain boundaries. Manufacturing a polycrystalline silicon thin film.
도 1은 본 발명에 의한 예로, 반사경 현미경으로 관측된 니켈 증착시간에 따른 다이 실리사이드(NiSi2)의 핵(침전)개수를 나타내는 사진. 도 1A 는 면적당 니켈 농도가 5×1012cm-2, 도 1B는 1×1013cm-2, 도 1C는 5×1013cm-2을 갖는 미량의 금속 박막을 형성시킨 후 750도에서 10초 동안 유지시켜서 형성된 다결정 실리콘 박막 사진1 is an example according to the present invention, a photograph showing the number of nuclei (sedimentation) of the die silicide (NiSi 2 ) according to the nickel deposition time observed with a reflector microscope. FIG. 1A shows a trace metal thickness of 5 × 10 12 cm −2 , 1B shows 1 × 10 13 cm −2 , and FIG. 1C shows 5 × 10 13 cm −2 , followed by forming a trace metal thin film at 10 ° C. Photo of polycrystalline silicon thin film formed by holding for seconds
도 2는 본 발명에 의한 예로, 니켈 다이실리사이드 핵(침전)으로부터 측면으로 그레인이 결정화되는 과정의 반사경 현미경사진. 도 2A, 도 2B, 도 2C는 750 에서 각각 급속 열처리 유지시간 1초, 8초 그리고 20초동안 결정화시켜 얻은 사진.2 is a reflector photomicrograph of a process in which grain crystallizes laterally from a nickel disilicide nucleus (precipitation) according to the present invention. 2A, 2B and 2C are photographs obtained by crystallization at 750 for 1 second, 8 seconds and 20 seconds of rapid heat treatment holding time, respectively.
도 3은 본 발명에 의한 예로, 미량의 금속이 포함된 비정질 실리콘박막을 급속 열처리에 따라서 결정화되는 과정의 도식화 그림. 도 3A는 금속 스퍼터링 후에 미량의 금속 박막증착단계, 도 3B는 결정화 핵으로 작용하는 금속 다이실리사이드 침전단계, 도 3C는 핵으로부터 측면으로 결정화되어 이웃한 그레인과 부딪쳐서 그레인 경계형성 단계Figure 3 is a schematic diagram of a process of crystallizing an amorphous silicon thin film containing a trace amount of metal according to the present invention by rapid heat treatment. FIG. 3A shows a trace metal thin film deposition step after metal sputtering, FIG. 3B shows a metal dissilicide precipitation step serving as a crystallization nucleus, and FIG. 3C shows a grain boundary formation step that crystallizes laterally from the nucleus and encounters neighboring grains.
도 4는 본 발명에 의한 예로, 비정질 실리콘상에 면적당 니켈 함유량이 1012cm-2미만으로 스퍼터링 후, 급속 열처리된 다결정 실리콘의 거시 그레인 광학사진. 도4A와 도4B는 배율이 각각 200배, 500배로 확대한 반사경현미경 사진4 is an example according to the present invention, macroscopic grain photograms of polycrystalline silicon rapidly heat-treated after sputtering the nickel content per area on amorphous silicon less than 10 12 cm -2 . 4A and 4B are reflecting microscope photographs at magnifications of 200 and 500 times, respectively.
도 5는 본 발명에 의한 예로, 비정질 실리콘 상에 면적당 니켈 함유량이 1014cm-2이상으로 스퍼터링 후, 급속 열처리된 다결정 실리콘의 광학사진5 is an example of the present invention, the optical image of the polycrystalline silicon rapidly heat-treated after sputtering the nickel content per area on the amorphous silicon of 10 14 cm -2 or more
도 6은 본 발명에 의한 예로, 니켈 스퍼터링 시간에 따른 1cm2당 니켈 다이실리사이드 핵(침전) 개수6 is an example according to the present invention, the number of nickel dissilicide nuclei (sedimentation) per cm 2 according to the nickel sputtering time
도 7은 본 발명에 의한 예로, 급속 열처리 온도에 따른 1cm2당 니켈 다이실리사이드 핵(침전) 개수7 is an example according to the present invention, the number of nickel dissilicide nuclei (sedimentation) per 1 cm 2 according to the rapid heat treatment temperature
도 8은 본 발명에 의한 예로, 미량의 금속이 포함된 비정질 실리콘박막을 급속 열처리 후, 결정화된 다결정 실리콘박막의 라만 산란 스펙트럼8 is an example according to the present invention, the Raman scattering spectrum of the crystallized polycrystalline silicon thin film after rapid heat treatment of the amorphous silicon thin film containing a trace amount of metal
도 9는 본 발명에 의한 예로, 미량의 니켈박막이 포함된 비정질 실리콘을 급속 열처리 후, 결정화된 다결정 실리콘 박막의 X선 회절 스펙트럼9 is an example of the present invention, X-ray diffraction spectrum of a crystallized polycrystalline silicon thin film after rapid heat treatment of amorphous silicon containing a small amount of nickel thin film
도 10은 본 발명에 의한 예로, 급속 열처리 후, 니켈 다이실리사이드 핵으로부터 측면으로 성장시킨 다결정 실리콘의 투과전자현미경의 명시야상과 전자회절패턴10 is a bright field image and an electron diffraction pattern of a transmission electron microscope of polycrystalline silicon grown laterally from a nickel disilicide nucleus after rapid heat treatment.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
11. 그레인. 12. 비정질 실리콘 박막.11. Grain. 12. Amorphous silicon thin film.
21. 그레인 경계.21. Grain boundaries.
31. 미량의 금속박막31. Trace Metal Thin Films
32. 비정질 실리콘박막32. Amorphous Silicon Thin Film
33. 결정화 핵으로 작용하는 금속 다이실리사이드(MSi2) 침전(Precipitate)33. Precipitate of metal disilicide (MSi2) acting as a crystallization nucleus
34. 다결정실리콘 그레인 영역 35. 그레인 경계영역34. Polysilicon Grain Region 35. Grain Boundary Region
41. 다결정실리콘 박막41. Polysilicon Thin Film
도 1은 비정질 실리콘 박막 두께 50nm 위에 니켈 스퍼터링 시간에 따른 니켈다이실리사이드(NiSi2)침전에 의해 형성된 핵으로부터 측면으로 결정화되고 있는 사진이다. 이차 이온 질량 분석법(SIMS:secondary ion mass spectroscopy)에 의하면 도 1A 는 면적당 니켈 농도가 5×1012cm-2, 도 1B는 1×1013cm-2, 도 1C는 5×1013cm-2을 갖는 미량의 금속 박막을 형성시킨 후 750도에서 10초 동안 유지시켜서 형성된 다결정 실리콘 박막 사진이다. 금속 증착 시간에 따라서 다이실리사이드(NiSi2)침전(Precipitate) 개수의 증가로 다결정 실리콘의그레인(11) 수가 증가되는 것을 알 수 있고, 비정질 실리콘(12)내에서 핵을 이루는 다이실리사이드(NiSi2)침전 간의 거리가 균일하게 좁아짐을 알 수 있다.FIG. 1 is a photograph of crystallization from the nucleus formed laterally from a nucleus formed by nickel disilicate (NiSi 2 ) precipitation with nickel sputtering time over an amorphous silicon thin film thickness of 50 nm. According to secondary ion mass spectroscopy (SIMS), FIG. 1A shows a nickel concentration per area of 5 × 10 12 cm -2 , FIG. 1B shows 1 × 10 13 cm -2 , and FIG. 1C shows 5 × 10 13 cm -2. After forming a trace amount of the metal thin film having a polycrystalline silicon thin film formed by maintaining for 10 seconds at 750 degrees. Di silicide, depending on the metal deposition time (NiSi 2), it can be seen that the increase in the number of grains 11 of the polycrystalline silicon to the increase in the number of precipitates (Precipitate), die silicide forming the nuclei in the amorphous silicon (12) (NiSi 2) It can be seen that the distance between the precipitations becomes uniformly narrow.
도 2는 니켈 금속이 면적당 5x1012cm-2함유된 박막에서 급속열처리후 균일한 5㎛ ∼20㎛간격의 다이실리사이드(NiSi2)핵을 형성시키고 핵으로부터 측면으로 결정이 성장하고 있는 모습을 보여 주고 있다.FIG. 2 shows the formation of uniform disilicide (NiSi 2 ) nuclei with a thickness of 5 μm to 20 μm after rapid heat treatment in a thin film containing 5 × 10 12 cm −2 per area of nickel metal, and growth of crystals from the nucleus to the side. Giving.
도 2에서 도 2A부터 도2C는 750도 에서 각각 급속 열처리 유지시간 1초, 8초 그리고 20초동안 결정화시켜 얻은 사진이다. 유지 시간의 증가에 따라 핵으로부터 결정이 측면으로 성장되는 모습을 볼 수 있다. 니켈다이실리사이드(NiSi2)의 침전되어진 핵으로부터 측면을 성장하면서 도 2C와 도 2D처럼 이웃해서 성장하는 그레인(11)과 부딪쳐서 그레인 경계(21)가 형성되는 것을 보여주고 있다. 도 2C에서 그레인(11) 결정화 크기는 평균적으로 20㎛이다. 사진에서 알 수 있듯이 이웃한 그레인(11)이 서로 부딪쳐서 그레인 경계(21)가 형성된 것을 보여주고 있다.2A to 2C are photographs obtained by crystallization for 1 second, 8 seconds and 20 seconds of rapid heat treatment holding time at 750 degrees, respectively. As the retention time increases, crystals grow laterally from the nucleus. As the side surface is grown from the precipitated nuclei of nickel disiicide (NiSi 2 ), it is shown that the grain boundary 21 is formed by hitting the adjacently grown grain 11 as shown in FIGS. 2C and 2D. In Fig. 2C, the grain 11 crystallization size is 20 mu m on average. As can be seen from the photo, the neighboring grains 11 show that the grain boundary 21 is formed by hitting each other.
도 3은 도 2를 도식화한 그림을 보여주고 있다. 기판위에 극소 미량(5x1012cm-2)의 금속(31)이 포함된 비정질 실리콘(32)을 550도에서 5분 동안 급속열처리과정을 통해서 핵으로 형성되는 금속 다이실리사아드(NiSi2)침전(33)을 도식화 한 그림이 도 3A와 3B 나타나 있다. 도 3C 는 핵으로부터 NiSi2침전이 측면으로 이동되면서 측면으로 결정화되어 이웃한 그레인(34)과 부딪쳐서 그레인 경계(35)가 형성된 것이다.3 shows a diagram schematically illustrating FIG. 2. Precipitated metal dissilicide (NiSi2) is formed by nucleating amorphous silicon 32 containing a very small amount (5x10 12 cm -2 ) of metal 31 on the substrate through rapid thermal treatment at 550 ° C for 5 minutes. A schematic of 33 is shown in FIGS. 3A and 3B. 3C shows that the grain boundary 35 is formed by crystallizing laterally as the NiSi 2 precipitate is moved laterally from the nucleus to the neighboring grain 34.
도 4은 비정질 실리콘상에 면적당 니켈 함유량이 1012cm-2미만으로 스퍼터링 후,700도에서 급속 열처리된 다결정 실리콘의 거시 그레인 광학사진이다. 도4A와 도4B는 배율이 각각 200배, 500배로 확대한 반사경현미경 사진이다. 스퍼터링된 니켈양이 면적당 1012개 보다 작기 때문에 니켈 이동을 제한하게 되어 이웃한 그레인과 만나지 못하고, 고온으로 열처리된 다결정 실리콘 박막(41)내에 고립되어 하나의 니켈 다이실리사이드 핵(침전)으로부터 측면으로 성장하여 원모양의 그레인(11)이 형성된다.FIG. 4 is a macro grain photomicrograph of polycrystalline silicon rapidly heat treated at 700 degrees after sputtering to less than 10 12 cm −2 of nickel content on amorphous silicon. 4A and 4B are reflecting microscope photographs magnified 200 times and 500 times, respectively. Since the amount of sputtered nickel is less than 10 12 per area, it restricts nickel migration, so that it does not meet neighboring grains, but is isolated in a high temperature heat-treated polycrystalline silicon thin film 41 and laterally separated from one nickel disilicide nucleus (precipitation). Growing to form a circular grain (11).
도 5는 비정질 실리콘상에 면적당 니켈 함유량이 1014cm-2이상으로 스퍼터링 후, 700도에서 급속 열처리된 다결정 실리콘의 광학사진이다. 스퍼터링된 니켈의 양이 면적당 1014개 이상이 되면 니켈다이실리사이드의 침전이 많아져서 서로 이웃한 다이실리사이드의 침전과 측면으로 성장되는 것을 방해하게 된다. 결과적으로 사진과 같이 그레인이 작은 다결정 실리콘 박막이 얻어진다.5 is an optical photograph of polycrystalline silicon rapidly heat-treated at 700 degrees after sputtering at a nickel content of 10 14 cm −2 or more on amorphous silicon. If the amount of sputtered nickel is more than 10 14 per area, the precipitation of nickel disiicide increases, which prevents the deposition and lateral growth of neighboring disilicide. As a result, a polycrystalline silicon thin film with a small grain is obtained as shown in the photograph.
도 6는 비정질 실리콘상에 노출된 플라즈마 스퍼터링 시간에 따른 1cm2당 니켈 다이실리사아드 침전개수를 나타낸 것이다. 니켈이 스퍼터링된 비정질 실리콘 박막을 700도에서 10초동안 유지시키고 연속으로 10번 급속 열처리된 박막에서 작은 그레인으로 형성되어지는 수를 면적으로 나눈 것이다. 시간이 길어짐에 따라서 핵을 성장하는 니켈 다이실리사이드의 침전개수가 선형으로 증가함을 알 수 있다. 이 핵밀도는 비정질 실리콘에 포함된 니켈양에 비례함을 의미한다.FIG. 6 shows the number of nickel dissilicide deposited per cm 2 according to plasma sputtering time exposed on amorphous silicon. The nickel-sputtered amorphous silicon thin film was held at 700 degrees for 10 seconds and the number of small grains formed in the thin film heat-treated 10 times in succession was divided by the area. As time goes on, it can be seen that the number of precipitation of the nickel dissilicide growing in the nucleus increases linearly. This nuclear density is proportional to the amount of nickel contained in amorphous silicon.
도 7는 비정질 실리콘 위에 니켈 농도가 면적당 5×1012cm-2스퍼터링후, 급속 열처리 온도에 따른 1cm2당 니켈 다이실리사아드 침전개수를 나타낸 것이다. 온도가 650도에서 5분간 3번 연속으로 급속열처리된 것과, 700도에서 10초동안 10번 연속으로 급속열처리된 것, 그리고 750도에서 10초 동안 연속으로 2번 열처리된 박막의 1cm2당 그레인으로 성장하는 개수의 평균값을 나타낸다. 실제로는 5x5cm2상에 나타나는 개수를 단위 cm2당으로 계산한 것이다. 고온에서 급속 열처리함에 따라서 핵으로 성장하는 니켈 다이실리사이드(NiSi2)의 침전개수가 증가하게 되어, 결과적으로 650도 혹은 700도에서 결정화된 박막의 그레인크기 보다 작은 그레인 크기로 성장함을 알 수 있다. 이는 결정화에 필요한 임계 핵의 크기가 온도가 증가할수록 작아짐을 알 수 있다.FIG. 7 shows the number of nickel disilisad precipitates per cm 2 depending on the rapid heat treatment temperature after nickel concentration of 5 × 10 12 cm −2 sputtered on amorphous silicon. Grain per 1 cm 2 of thin film heat-treated at 650 ° C for 3 consecutive 5 minutes, at 700 ° C for 10 consecutive 10 seconds, and at 750 ° C for 10 seconds 2 times The average value of the number growing is shown. In fact, one would count the number that appears on a 5x5cm 2 per cm 2. As a result of rapid heat treatment at high temperature, the number of precipitation of nickel disilicide (NiSi 2 ) growing into the nucleus increases, and as a result, it can be seen that the grain size is smaller than the grain size of the crystallized thin film at 650 or 700 degrees. It can be seen that the size of the critical nucleus required for crystallization decreases with increasing temperature.
도 8는 결정화된 다결정 실리콘의 라만 산란 특성을 보여주고 있다. 다결정 실리콘 박막의 광학 포논 모드의 결정화 위치는 파장이 520cm-1에서 나타난다. 750도 20초 동안 연속으로 5번 급속 열처리해서 결정화 시킨 다결정 실리콘 박막이다. 도 4에서 결정화 위치는 520.60cm-1로 결정화 특성이 좋다고 판단된다.8 shows Raman scattering properties of crystallized polycrystalline silicon. The crystallization position of the optical phonon mode of the polycrystalline silicon thin film appears at a wavelength of 520 cm −1 . It is a polycrystalline silicon thin film which is crystallized by rapid heat treatment five times in a row at 750 degrees for 20 seconds. In FIG. 4, the crystallization position is 520.60 cm −1 , which is considered to be a good crystallization characteristic.
도 9은 니켈이 5x1012cm-2포함된 비정질 실리콘박막을 700도에서 20초 동안 유지시켜 연속으로 급속열처리된 다결정 실리콘 박막의 X선 회절 분광계(XRD)를 나타낸다. 급속열처리된 박막은 (220), (311) 방향보다 대부분 (111)방향으로 성장함을 알 수 있다. 따라서 본 발명에 의해 얻어진 다결정 실리콘은 대부분 (111)방향으로성장됨을 의미한다.FIG. 9 shows an X-ray diffraction spectrometer (XRD) of a polysilicon thin film continuously thermally treated by maintaining an amorphous silicon thin film containing 5 × 10 12 cm −2 of nickel at 700 degrees for 20 seconds. It can be seen that the rapid thermally treated thin film grows in the (111) direction more than the (220) and (311) directions. Therefore, it means that the polycrystalline silicon obtained by the present invention is mostly grown in the (111) direction.
도 10A와 도 10B는 투과 전자 현미경으로 측정된 지름이 20㎛인 다결정 실리콘 박막의 명시야상과 전자회절패턴의 <112>면을 보여주고 있다. 전자회절패턴에서 점들이 원모양으로 뚜렷함으로 결정화 정도도가 좋고 결함이 거의 없는 단결정상을 보여주고 있다.10A and 10B show a bright field image and an electron diffraction pattern of a polycrystalline silicon thin film having a diameter of 20 μm measured by a transmission electron microscope. In the electron diffraction pattern, the dots are clear in a circular shape, showing a single crystal phase with good crystallinity and almost no defects.
본 발명은 비정질 실리콘박막을 다결정실리콘박막으로 결정화 시킬 때 크게 문제로 대두되고 있는 그레인 크기와 균일도에 있어서, 미량의 금속(M)을 포함한 비정질 실리콘 박막으로 급속열처리 혹은 자외선(UV)을 이용해서 재결정화과정에서 형성되는 핵을 균일한 간격으로 형성 시키는 기술과 다결정 실리콘 그레인의 크기를 획기적으로 크고 균일한 다결정 실리콘 박막을 만들 수 있기 때문에, 레이저기술을 대체할 새로운 방법이다. 본 발명에 의한 다결정 실리콘은 평판디스플레이, 태양전지, 반도체소자등의 제작에 응용될 수 있다.The present invention is an amorphous silicon thin film containing a small amount of metal (M) in the grain size and uniformity, which is a problem when the amorphous silicon thin film is crystallized into a polycrystalline silicon thin film, recrystallized using rapid heat treatment or ultraviolet (UV). It is a new method to replace laser technology because it can make nuclei formed at the uniform process at uniform intervals and can make large and uniform polycrystalline silicon thin film size of polycrystalline silicon grain. Polycrystalline silicon according to the present invention can be applied to the manufacture of flat panel displays, solar cells, semiconductor devices and the like.
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