KR20030093848A - 나노입자를 이용한 비정질 실리콘의 결정화 방법 - Google Patents

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Abstract

비정질 실리콘의 결정화 방법이 개시된다. 개시된 비정질 실리콘의 결정화 방법은, 비정질 실리콘막의 표면에 나노입자를 공급하는 제1단계와, 나노입자를 공급하는 동안 비정질 실리콘막과 그 표면에 도달하는 나노입자를 간헐적으로 용융시키는 제2단계 및, 비정질 실리콘막을 냉각시켜 용융되지 않은 나노입자를 결정핵으로 하여 결정을 성장시킴으로써 다결정 실리콘막을 형성하는 제3단계를 포함한다. 본 발명은 외부에서 공급되는 나노입자를 결정핵으로 하여 비정질 실리콘막을 결정화시켜 형성되는 그레인의 크기를 크게 할 수 있고, 나노입자의 수와 크기를 조절함에 따라 그레인의 크기 및 배열을 조절할 수 있다.

Description

나노입자를 이용한 비정질 실리콘의 결정화 방법{Crystallization of amorphous silicon by using nanoparticles}
본 발명은 비정질 실리콘의 결정화 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 나노입자를 이용한 비정질 실리콘의 결정화 방법에 관한 것이다.
비정질 실리콘을 다결정 실리콘으로 결정화시키는 기술은 유리 또는 플라스틱 기판에 고성능의 박막 트랜지스터(TFT; Thin Film Transistor)를 형성하기 위해 필수적이다. 다결정 실리콘(Poly-Si)은 비정질 실리콘에 비해 매우 높은 전자이동도를 가지므로, 액정 표시기와 같은 평판 표시기의 기판으로 사용되는 유리기판 위에 구동회로나 박막 트랜지스터를 형성하는데 사용된다.
종래에 비정질 실리콘을 다결정 실리콘으로 제조하는 방법이 많이 제시되고 있는데 그 중에서 가장 많이 사용되는 기술은 도 1에 도시된 엑시머 레이저 어닐링(eximer laser anealing) 방법이다.
엑시머 레이저 어닐링 방법은 기판에 비정질 실리콘을 증착한 다음 엑시머 레이저빔을 조사하여 비정질 실리콘을 용융하여 결정화시키는 방법이다. 이 방법을 실시하는 경우 조사되는 레이저빔의 파워에 따라 비정질 실리콘의 용융정도 및 그에 따른 결정화 상태가 달라지는데 이 예를 도 1에 차례로 도시하였다.
도 1의 (a) 및 (b)는 임계에너지에 근접한 경우 소수의 비정질 실리콘이 결정핵으로 작용하는 것을 보이고 있다.
도 1의 (a)는 레이저빔의 파워가 임계에너지 밀도에 근접하도록 적절히 조사되어 비정질 실리콘막(11)이 대부분 용융되고 부분적으로 용융되지 않은 비정질 실리콘(15a)이 결정핵(seed)의 역할을 하는 것을 나타내며, 도 1의 (b)는 용융되지않은 비정질 실리콘(15a)을 중심으로 용융되었던 비정질 실리콘이 서서히 냉각하여 이상적인 그레인으로 성장하는 모습을 보이고 있다.
도 1의 (c) 및 (d)는 임계에너지 이하에서 비정질 실리콘막(11)의 상부 표면만 용융되었다가 냉각되는 과정을 통해 작은 그레인으로 결정화되는 것을 보이고 있다.
도 1의 (c)에 도시된 바와 같이, 레이저빔의 파워가 임계에너지 밀도 이하인 경우, 표면의 비정질 실리콘막(11)은 용융되고 기판에 근접하는 내부의 용융되지 않은 비정질 실리콘(15b)이 다수 잔류하게 되므로, 비정질 실리콘막(11)이 냉각되는 과정에서 도 1의 (d)에 도시된 바와 같이 다결정 실리콘의 그레인이 불균일하게 형성된다.
도 1의 (e) 및 (f)는 임계에너지 이상에서 비정질 실리콘막(11)이 완전히 용융되어 결정핵으로 작용할 비정질 실리콘이 전혀 잔류하지 않아 불규칙한 핵생성 및 결정성장이 일어나는 것을 보이고 있다.
도 1의 (e)에 도시된 바와 같이, 레이저빔의 파워가 임계에너지 밀도 이상인 경우 비정질 실리콘막(11)은 전부 용융되고, 도 1의 (f)에 도시된 바와 같이, 냉각되면서 불규칙하게 결정성장이 일어나며 그레인의 크기는 오히려 감소된다.
즉, 종래의 레이저 어닐링 기술에서는 레이저빔의 파워를 가능한 임계에너지 밀도에 근접하도록 하여 결정핵의 역할을 할 수 있는 비정질 실리콘을 적절히 잔류시켜야 하지만 레이저빔의 에너지 밀도를 적절히 조절하는 것이 어려우며 결정핵의 수, 크기 및 배열 위치를 조정하기 어려워 그레인이 작고 불균일하게 성장되는 단점이 있다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상술한 종래 기술의 문제점을 개선하기 위한 것으로서, 결정핵의 수, 크기 및 배열 위치를 조절하여 그레인을 크고 균일하게 성장시킬 수 있는 비정질 실리콘의 결정화 기술을 제공하는 것이다.
도 1은 종래의 비정질 실리콘의 결정화 방법을 간략히 나타낸 도면,
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 실시예에 따른 비정질 실리콘의 결정화 방법을 나타낸 공정도,
도 3은 본 발명의 실시예예에 따른 비정질 실리콘의 결정화 방법을 사용하기 전과 후의 비정질 실리콘을 나타낸 평면도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 비정질 실리콘의 결정화 방법에 사용되는 레이저 파워에 따른 그레인의 크기를 나타낸 그래프,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 비정질 실리콘의 결정화 방법에 사용되는 장치를 나타낸 사시 투영도.
<도면의 주요부분에 대한 부호설명>
11, 21 ; 기판
13, 23, 23a, 23b, 23c ; 비정질 실리콘막
25a, 25b, 25c, 26a, 26b ; 나노입자
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, 비정질 실리콘막의 표면에 나노입자를 공급하는 제1단계;와 상기 나노입자를 공급하는 동안 상기 비정질 실리콘막과 그 표면에 도달하는 나노입자를 간헐적으로 용융시키는 제2단계; 및 상기 비정질 실리콘막을 냉각시켜 용융되지 않은 상기 나노입자를 결정핵으로 하여 결정을 성장시킴으로써 다결정 실리콘막을 형성하는 제3단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 비정질 실리콘의 결정화 방법을 제공한다.
상기 제2단계에서, 상기 비정질 실리콘막의 표면으로 펄스파형의 레이저빔을 조사하여 상기 비정질 실리콘막과 상기 나노입자를 간헐적으로 용융시키는 것이 바람직하다.
상기 제3단계에서, 상기 결정은 상기 결정핵을 중심으로 환형으로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 제3단계 다음에, 상기 비정질 실리콘막의 표면에 결정핵으로 작용하지 않는 상기 나노입자를 제거하는 제4단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 제4단계에서는, 상기 나노입자와 상기 다결정 실리콘막의 표면을 산화시킨 다음 식각하여 상기 나노입자를 제거하거나, 상기 다결정 실리콘막의 표면에 스퍼터링을 실시하여 상기 나노입자를 제거하는 방법을 사용할 수 있다.
본 발명은 외부에서 결정핵이 되는 실리콘 나노입자를 비정질 실리콘막의 표면에 공급해 줌으로써 결정핵의 수와 크기를 조절하여 그레인을 크게 성장시켜 이상적인 다결정 실리콘층을 형성할 수 있다.
이하 본 발명의 실시예에 따른 비정질 실리콘의 결정화 방법을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 실시예에 따른 비정질 실리콘의 결정화 방법을 나타낸 도면이다.
비정질 실리콘을 결정화시키기 위해, 먼저 도 2a에 도시된 바와 같이, 기판(21)의 상면에 증착된 비정질 실리콘막(23a)의 표면으로 나노 입자(25a)를 공급한다. 나노입자(25a)로는 실리콘 단결정을 비롯한 여러 종류의 나노 입자(25a)가 사용될 수 있다.
기판(21)으로는 유리기판 또는 플라스틱 기판을 사용하고, 비정질 실리콘막(23)으로는 수 Å내지 수천Å의 두께 범위를 가지며, 바람직하게는 1000Å정도의 두께를 가지는 비정질 실리콘막을 형성한다.
여기서, 나노 입자(25a)를 형성하기 위해 에어로졸 어블레이션 방법이나 열분해 방법(Pyrolysis)을 이용할 수 있다. 도 5에 나노 입자(25) 제조방법의 일 예로 에어로졸 레이저 어블레이션(Aerosol Laser Ablation) 방법을 실시하는 장치가 도시되어 있다.
도 5를 참조하면, 에어로졸 레이저 어블레이션 장치는, 마이크론 크기의 실리콘 파우더를 에어로졸로 발생시키는 에어로졸 발생장치(35)와, 에어로졸에 레이저빔을 조사하는 엑시머 레이저(37)와, 에어로졸 발생장치(35)에서 유입되는 마이크론 크기의 실리콘 파우더에 펄스파형의 엑시머 레이저빔을 조사하여 나노 입자(25)로 형성시키는 어블레이션 챔버(31)와, 나노입자 중 소정 크기를 가지는 나노 입자(25)만을 통과시켜 반응용기(20)로 공급하는 크기선별장치(33)를 구비한다.
여기서, 참조부호 32는 임팩터(Impactor)를 나타내며 나노입자의 크기에 따른 운동의 차이를 이용하여 수백 nm 이상의 나노입자를 분리하기 위하여 사용된다. 참조부호 39는 뉴트럴라이저(neutralizer)로서 방사선을 이용하여 실리콘 파우더나 나노 입자(25)를 대전시켜서 관을 통과할 때 내벽에 흡착되는 것을 방지하거나 전기장을 이용하여 나노 입자(25)를 크기별로 정밀하게 분리하기 위하여 사용된다.
나노 입자(25)의 이동가스로는 헬륨(He)가스, 질소(N2)가스, 아르곤(Ar)가스등이 사용된다. 나노 입자(25)는 수 내지 수십 nm의 크기를 가진다.
도 2b는 나노 입자(25a)들이 공급되는 중에 비정질 실리콘막(23b)의 상부로 펄스파형의 레이저빔(27)을 조사하여 비정질 실리콘막(23b)의 표면에 도달하는 나노입자(25b)들과 비정질 실리콘막(23b)을 간헐적으로 용융시키는 과정을 도시하고 있다.
레이저빔(27)이 조사되는 동안에 공급되어 표면에 도달하는 실리콘 나노입자(25b)들은 비정질 실리콘막(23b)과 함께 용융되나 레이저빔(27)이 조사되지 않는 동안 비정질 실리콘막(23b)에 도달하는 나노입자(25c)들은 도 5c에 도시된 바와 같이 용융되지 않고 다결정 실리콘막을 형성하기 위한 결정핵으로 작용하게 된다. 여기서, 비정질 실리콘막(23b)을 용융시키기 위해 조사되는 레이저빔(27)은 도 5에 도시된 바와 같이 엑시머 레이저(37)로부터 출사되어 미러(30)에 의해 광경로가 변환되어 반응용기(20)로 입사된다.
레이저빔(27)의 조사가 완료되면, 비정질 실리콘막(23b)을 냉각시켜, 도 2c에 도시된 바와 같이, 비정질 실리콘막(23c)에 도달하는 용융되지 않은 나노 입자(25)를 결정핵으로 하여 결정을 성장시킴으로써 다결정 실리콘막을 형성한다.
이 때 그레인의 크기는 공급되는 나노 입자(25)의 밀도와 재결정 속도, 박막의 냉각 속도등의 상관 관계에 의해 결정된다.
박막이 냉각된 다음 표면에 도달하는 나노입자(25)는 결정화에 기여하지 못하고 표면에 돌출 입자로 잔류하게 된다. 이 돌출 입자를 제거하기 위해 표면을 얇게 산화시켜 실리콘 산화막으로 변화시킨 다음 식각하거나, 표면에 경사지게 스퍼터링하여 이 돌출 입자를 제거할 수 있다.
나노입자(26a)가 결정핵으로 작용하는 경우 나노입자(26b)를 중심으로 그레인이 형성된다. 특히, 단결정 실리콘으로 형성된 나노입자(26b)가 결정핵으로 작용하는 경우 도 3의 (a)는 레이저 조사가 완료된 다음 비정질 실리콘막(23)의 표면에 막 도달한 나노입자(26a)를 보이고 있으며, 도 3의 (b)는 비정질 실리콘막(23)이 냉각되면서 나노입자(26b)를 중심으로 환형의 그레인이 형성되는 것을 보이고 있다.
도 4는 조사되는 레이저빔의 파워에 따른 그레인 크기를 나타내고 있다.
종래의 레이저 어닐링 기술에서는 P1에 근접하도록 레이저빔의 파워를 인가하여 비정질 실리콘막의 전체를 용융시켜 그레인 크기를 극대화시키고자 하나 레이저빔의 파워를 조절하는 것이 용이하지 않아 바라는 효과를 얻지 못했다.
하지만, 본 발명의 실시예에 따른 나노입자 공급을 이용한 비정질 실리콘의 재결정화 방법은 P2에 해당하는 파워를 가지는 레이저빔을 조사하여 비정질 실리콘막을 완전히 용융시켜도 레이저빔의 조사가 완료된 다음 냉각이 진행되는 중에 비정질 실리콘막의 표면에 도달하는 나노입자들이 결정핵 역할을 할 수 있어서 레이저빔의 파워에 크게 의존하지 않고 그레인의 크기를 극대화시킬 수 있다.
본 발명은 외부에서 나노입자를 공급함으로써 레이저빔의 파워에 의존하지 않고 나노입자의 수와 크기, 안착되는 위치를 조절할 수 있으며, 그레인의 크기를 크고 균일하게 할 수 있는 장점이 있다.
상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다, 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다.
예를 들어 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상에 의해 다양한 나노입자의 제조방법을 이용하여 다양한 크기와 종류의 나노입자를 제공할 수 있을 것이다. 때문에 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.
상술한 바와 같이 본 발명의 나노입자를 이용한 비정질 실리콘의 결정화 방법의 장점은, 외부에서 제조된 나노입자를 결정핵으로 제공하여 용융 냉각시키는 공정을 이용해 비정질 실리콘을 결정화시킬 수 있어 공정이 간단하며, 결정의 크기 위치 및 배열을 조절할 수 있다는 것이다.

Claims (6)

  1. 비정질 실리콘막의 표면에 나노입자를 공급하는 제1단계;
    상기 나노입자를 공급하는 동안 상기 비정질 실리콘막과 그 표면에 도달하는 나노입자를 간헐적으로 용융시키는 제2단계; 및
    상기 비정질 실리콘막을 냉각시켜 용융되지 않은 상기 나노입자를 결정핵으로 하여 결정을 성장시킴으로써 다결정 실리콘막을 형성하는 제3단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 비정질 실리콘의 결정화 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제2단계에서,
    상기 비정질 실리콘막의 표면으로 펄스 파형의 레이저빔을 조사하여 상기 비정질 실리콘막과 상기 나노입자를 간헐적으로 용융시키는 것을 특징으로 하는 비정질 실리콘의 결정화 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제3단계에서,
    상기 결정은 상기 결정핵을 중심으로 환형으로 형성되는 것을 특징으로 하는비정질 실리콘의 결정화 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제3단계 다음에,
    상기 비정질 실리콘막의 표면에 결정핵으로 작용하지 않는 상기 나노입자를 제거하는 제4단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비정질 실리콘의 결정화 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 제4단계에서,
    상기 나노입자와 상기 다결정 실리콘막의 표면을 산화시킨 다음 식각하여 상기 나노입자를 제거하는 것을 특징으로 하는 비정질 실리콘의 결정화 방법.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 제4단계에서,
    상기 다결정 실리콘막의 표면에 스퍼터링을 실시하여 상기 나노입자를 제거하는 것을 특징으로 하는 비정질 실리콘의 결정화 방법.
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Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100617035B1 (ko) * 2003-12-26 2006-08-30 엘지.필립스 엘시디 주식회사 결정화 장비
EP1820210A4 (en) * 2004-11-24 2014-03-05 Nanosys Inc CONTACT DOPING AND NANOFIL THIN FILM RECOVERY SYSTEMS AND PROCESSES
US20070178670A1 (en) * 2006-01-19 2007-08-02 Metamateria Partners Llc Methods for preparing crystalline films
DE102006024490A1 (de) * 2006-05-26 2007-11-29 Forschungszentrum Karlsruhe Gmbh Siziliumschicht, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung, Suspension, enthaltend Siziliumpartikel, und Verfahren zu ihrer Herstellung
WO2008057483A2 (en) * 2006-11-03 2008-05-15 Semlux Technologies, Inc. Laser conversion of high purity silicon powder to densified garnular forms
KR100840622B1 (ko) * 2007-02-06 2008-06-24 이화여자대학교 산학협력단 나노 입자 제조 시스템 및 이를 이용한 방법
CN102668115B (zh) * 2009-09-21 2015-11-25 纳克公司 用于薄膜太阳能电池形成的硅墨水、对应方法和太阳能电池结构
AU2010351979B2 (en) * 2010-04-30 2014-11-20 Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation Crystallisation facilitators for the synthesis of metal organic frameworks
US9577050B2 (en) 2010-12-10 2017-02-21 Teijin Limited Semiconductor laminate, semiconductor device, and production method thereof
JP5253562B2 (ja) * 2011-12-08 2013-07-31 帝人株式会社 半導体積層体及びその製造方法
CN102270704B (zh) * 2011-07-29 2013-08-21 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 太阳能电池硅薄膜制备方法及实现该方法的装置
CN103247519B (zh) * 2013-04-26 2016-01-20 京东方科技集团股份有限公司 低温多晶硅薄膜、薄膜晶体管、其制备方法及显示面板
FR3008994A1 (fr) * 2013-07-25 2015-01-30 Commissariat Energie Atomique Procede de cristallisation en phase solide
CN109844502B (zh) * 2016-09-15 2022-12-09 奥里拉股份有限公司 产品认证的系统和方法

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61163110A (ja) * 1985-01-08 1986-07-23 Sumitomo Electric Ind Ltd 多結晶Ｓｉ膜の製造方法
JPH02188499A (ja) * 1989-01-13 1990-07-24 Ricoh Co Ltd 結晶粒径の大きい多結晶シリコン膜の製法
JPH03178124A (ja) * 1989-12-07 1991-08-02 Fujitsu Ltd 半導体装置の製造方法
JPH04219392A (ja) * 1990-12-18 1992-08-10 Canon Inc 結晶の形成方法
JP3213338B2 (ja) * 1991-05-15 2001-10-02 株式会社リコー 薄膜半導体装置の製法
EP0659911A1 (en) * 1993-12-23 1995-06-28 International Business Machines Corporation Method to form a polycrystalline film on a substrate
US5585020A (en) 1994-11-03 1996-12-17 Becker; Michael F. Process for the production of nanoparticles
JPH09283441A (ja) * 1996-04-12 1997-10-31 Sanyo Electric Co Ltd 半導体素子の製造方法
JPH10289876A (ja) * 1997-04-16 1998-10-27 Hitachi Ltd レーザ結晶化方法及びそれを用いた半導体装置並びに応用機器
JP4112655B2 (ja) * 1997-09-25 2008-07-02 東芝松下ディスプレイテクノロジー株式会社 多結晶薄膜の製造方法
KR100255155B1 (ko) * 1997-12-31 2000-05-01 김영환 반도체 소자의 다결정 실리콘막 형성 방법
US6255148B1 (en) * 1998-07-13 2001-07-03 Fujitsu Limited Polycrystal thin film forming method and forming system
JP2001007024A (ja) * 1999-06-18 2001-01-12 Sanyo Electric Co Ltd 多結晶シリコン膜の形成方法
JP3422290B2 (ja) * 1999-07-22 2003-06-30 日本電気株式会社 半導体薄膜の製造方法
KR100671212B1 (ko) * 1999-12-31 2007-01-18 엘지.필립스 엘시디 주식회사 폴리실리콘 형성방법
KR100318484B1 (ko) * 2000-03-23 2001-12-22 이순종 비정질 실리콘 박막의 결정화 방법
US6451631B1 (en) * 2000-08-10 2002-09-17 Hitachi America, Ltd. Thin film crystal growth by laser annealing
JP4310076B2 (ja) * 2001-05-31 2009-08-05 キヤノン株式会社 結晶性薄膜の製造方法
KR100662492B1 (ko) * 2001-07-10 2007-01-02 엘지.필립스 엘시디 주식회사 비정질막 결정화 방법 및 이를 적용한 액정표시소자의제조방법
JP4209606B2 (ja) * 2001-08-17 2009-01-14 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体装置の作製方法
US6860939B2 (en) * 2002-04-23 2005-03-01 Sharp Laboratories Of America, Inc. Semiconductor crystal-structure-processed mechanical devices, and methods and systems for making
US7195992B2 (en) * 2003-10-07 2007-03-27 Sandisk 3D Llc Method of uniform seeding to control grain and defect density of crystallized silicon for use in sub-micron thin film transistors

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