KR20080073142A - Method of manufacturing polycrystalline silicon thin film - Google Patents

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silicon thin
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박경배
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권장연
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Abstract

A method for manufacturing a polycrystalline silicon thin film is provided to improve throughput of a semiconductor device by forming a large sized polycrystalline silicon thin film on a thermally fragile substrate. A polycrystalline silicon thin film is formed on a substrate(10) by using a vapor deposition process at a vapor atmosphere of a silane source(12) containing silane radicals(14). At a first deposition atmosphere(100), a pressure is at between 22 mT and 100 mT and a silane source amount is adjusted to be 5 sccm and 30 sccm. Silane radicals are guided to collide with each other, such that silicon seed particles(20) are formed on the substrate. At a second deposition atmosphere, a pressure is at between 1 mT and 15 mT and a silane source amount is adjusted to be 1 sccm and 13 sccm. The silicon seed particles are grown on the substrate to form the polycrystalline silicon thin film.

Description

다결정 실리콘 박막의 제조방법{Method of manufacturing polycrystalline silicon thin film}Method of manufacturing polycrystalline silicon thin film

도 1a 내지 도 1d는 본 발명에 따른 다결정 실리콘 박막의 제조방법을 보여주는 공정도이다.1A to 1D are process charts showing a method of manufacturing a polycrystalline silicon thin film according to the present invention.

도 2는 본 발명의 다결정 실리콘 박막의 제조방법에서 박막형성의 기상분위기 조건을 압력과 유량 변수에 대한 그래프로 도시화하여 영역별로 구분한 것이다.FIG. 2 is a graph illustrating the gaseous atmosphere conditions of thin film formation in a method of manufacturing a polycrystalline silicon thin film of the present invention as a graph of pressure and flow rate variables, and divided them by region.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Major Parts of Drawings>

10:기판 12:실란소스10: Substrate 12: Silane Sauce

14:실란 라디칼 16:실란 라디칼들 간의 충돌영역14: silane radical 16: collision region between silane radicals

20:실리콘 씨드 입자 30:다결정 실리콘 박막20: silicon seed particle 30: polycrystalline silicon thin film

100:제1 증착분위기 200:제2 증착분위기100: first deposition atmosphere 200: second deposition atmosphere

L:실란소스의 인입구로부터 기판까지의 이격거리L: Separation distance from inlet of silane source to substrate

본 발명은 다결정 실리콘 박막에 관한 것으로, 보다 상세하게는 200℃ 이하의 저온범위에서 간단하고 용이한 방법에 의해 다결정 실리콘 박막을 제조할 수 있 는 다결정 실리콘 박막의 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a polycrystalline silicon thin film, and more particularly to a method for producing a polycrystalline silicon thin film that can be produced by a simple and easy method in the low temperature range of 200 ℃ or less.

다결정 실리콘(poly crystalline Si, poly-Si)은 비정질 실리콘(amorphous Si, a-Si)에 비해 높은 이동도(mobility)를 가지기 때문에 평판 디스플레이 소자 뿐 아니라 태양전지 등 다양한 전자 소자등에 응용된다. 일반적으로 다결정 실리콘 전자소자는 유리 등과 같은 열에 강한 재료의 기판에 형성된다. 그러나 최근에는 플라스틱 기판에 다결정 실리콘 전자소자를 형성하는 방법이 연구되고 있다. 플라스틱의 열변형을 방지하기 위하여 저온에서 다결정 실리콘 전자소자를 형성하기 위한 소위 저온 성막 공정의 도입이 불가피하다. 이러한 저온 공정은 기판에 대한 열충격을 방지하기에 필요하지만 소자 제조시 고온 공정에서 발생되는 공정 결함을 억제하기 위해서도 필요하다. 플라스틱 기판은 가볍고 유연하면서도 튼튼하기 때문에 최근에 평판 디스플레이 소자의 기판으로서 연구되고 있다.Poly crystalline Si (poly-Si) has a higher mobility than amorphous Si (a-Si), so it is applied to various electronic devices such as solar cells as well as flat panel display devices. Generally, polycrystalline silicon electronic devices are formed on a substrate of a heat resistant material such as glass or the like. Recently, however, a method of forming a polycrystalline silicon electronic device on a plastic substrate has been studied. In order to prevent thermal deformation of plastics, it is inevitable to introduce a so-called low temperature film forming process for forming polycrystalline silicon electronic devices at low temperatures. This low temperature process is necessary to prevent thermal shock to the substrate, but also to suppress process defects generated in the high temperature process in device manufacturing. Plastic substrates have recently been studied as substrates for flat panel display devices because they are light, flexible and durable.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상술한 종래기술의 문제점을 개선하기 위한 것으로, 200℃ 이하의 저온범위에서 간단하고 용이한 방법에 의해 다결정 실리콘 박막을 제조할 수 있는 다결정 실리콘 박막의 제조방법을 제공함에 있다.The technical problem to be achieved by the present invention is to improve the above problems of the prior art, to provide a method for producing a polycrystalline silicon thin film that can be produced by a simple and easy method in a low temperature range of 200 ℃ or less. Is in.

본 발명에 따른 다결정 실리콘 박막의 제조방법은,Method for producing a polycrystalline silicon thin film according to the present invention,

기판 상에 실란(SiH4) 라디칼들을 포함하는 실란소스의 기상 분위기를 형성하여 기상증착으로 상기 기판 상에 다결정 실리콘 박막을 형성하는 방법에 있어서,A method of forming a polycrystalline silicon thin film on a substrate by vapor deposition by forming a vapor phase atmosphere of a silane source containing silane (SiH 4 ) radicals on a substrate,

22 mT 내지 100 mT(미리토르)의 압력과 5sccm 내지 30sccm의 실란소스 공급유량을 포함하는 제1 증착분위기에서 상기 실란 라디칼들 간의 충돌반응을 증가시켜 상기 기판 상에 실리콘 씨드 입자들을 형성하는 단계; 및Forming silicon seed particles on the substrate by increasing the collision reaction between the silane radicals in a first deposition atmosphere comprising a pressure of 22 mT to 100 mT (mitor) and a silane source feed flow of 5 sccm to 30 sccm; And

1 mT 내지 15 mT의 압력과 1sccm 내지 13sccm의 실란소스 공급유량을 포함하는 제2 증착분위기에서 상기 실리콘 씨드 입자들을 성장시켜 상기 기판 상에 다결정 실리콘 박막을 형성하는 단계;를 포함한다.Growing the silicon seed particles in a second deposition atmosphere comprising a pressure of 1 mT to 15 mT and a silane source feed flow of 1 sccm to 13 sccm to form a polycrystalline silicon thin film on the substrate.

바람직하게, 상기 다결정 실리콘 박막을 형성하는 단계는 1 mT 내지 8 mT의 압력과 1sccm 내지 6sccm의 실란소스 공급유량을 포함하는 제3 증착분위기에서 수행되는 것이 바람직할 수 있다. 여기에서, 상기 실리콘 씨드 입자들 각각의 직경은 1㎚ 내지 10㎚의 크기로 형성되며, 상기 실리콘 씨드 입자들은 상기 기판 상에 균일하게 분산되도록 형성될 수 있다. 이와 같은 본 발명에 따르면, 200℃ 이하의 저온범위에서 간단하고 용이한 방법에 의해 다결정 실리콘 박막이 제조될 수 있다.Preferably, the forming of the polycrystalline silicon thin film may be performed in a third deposition atmosphere including a pressure of 1 mT to 8 mT and a silane source supply flow rate of 1 sccm to 6 sccm. Herein, each of the silicon seed particles may have a diameter of 1 nm to 10 nm, and the silicon seed particles may be uniformly dispersed on the substrate. According to the present invention, a polycrystalline silicon thin film can be produced by a simple and easy method in the low temperature range of 200 ℃ or less.

이하에서는, 본 발명에 따른 다결정 실리콘 박막의 제조방법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 기술하기로 한다. 이 과정에서 도면에 도시된 층이나 영역들의 두께는 발명의 명확성을 위하여 과장되게 도시된 것이다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings a preferred embodiment of a method for manufacturing a polycrystalline silicon thin film according to the present invention will be described in detail. In the process, the thicknesses of layers or regions shown in the drawings are exaggerated for clarity of the invention.

도 1a 내지 도 1d는 본 발명에 따른 다결정 실리콘 박막의 제조방법을 보여주는 공정도이다. 그리고, 도 2는 본 발명의 다결정 실리콘 박막의 제조방법에서 박막형성의 기상분위기 조건을 압력과 유량 변수에 대한 그래프로 도시화하여 영역별로 구분한 것이다. 바람직하게, 본 발명에 따른 증착공정으로 CVD(chemical vapor deposition) 또는 PECVD(plaman enhanced chemical vapor deposition) 방법 이 이용될 수 있다.1A to 1D are process charts showing a method of manufacturing a polycrystalline silicon thin film according to the present invention. In addition, FIG. 2 shows the gas phase atmosphere conditions of the thin film formation in the method of manufacturing the polycrystalline silicon thin film of the present invention by graphing pressure and flow rate variables, and divided them by region. Preferably, a chemical vapor deposition (CVD) or plain enhanced chemical vapor deposition (PECVD) method may be used as the deposition process according to the present invention.

도 1a를 참조하면, 먼저 반응챔버(미도시) 내에 기판(10)을 장착한 후, 상기 기판(10) 상에 실란소스(12, SiH4 souce)를 공급하여 박막증착을 위한 실란소스의 기상 분위기를 형성한다. 이 때, 참조부호 L은 상기 반응챔버(미도시) 내 상기 실란소스의 인입구로부터 기판(10)까지의 이격거리를 가리키며, 상기 L의 크기는 증착분위기를 변화시키기 위해 증가 또는 감소될 수 있다. 바람직하게, 상기 기판(10)은 플라스틱 재질 또는 유리 재질의 기판일 수 있으나, 상기 플라스틱 기판은 열에 취약하기 때문에, 높은 온도에서의 공정이 곤란할 수 있다. 그러나, 상기 플라스틱 또는 유리 재질의 기판은 가시광에 투명한 광학특성을 가지기 때문에, 유기발광소자(OLED) 또는 액정소자(LCD) 등과 같은 디스플레이 소자의 제조용 기판으로 매우 유용하게 이용될 수 있으며, 특히 상기 디스플레이 소자에 적용되는 MOS 트랜지스터 또는 TFT(thin film transistor) 제조용 기판으로도 매우 적합하다.Referring to FIG. 1A, first, a substrate 10 is mounted in a reaction chamber (not shown), and then a silane source 12 (SiH 4 souce) is supplied onto the substrate 10 to vapor-phase a silane source for thin film deposition. Form the atmosphere. In this case, reference numeral L denotes a separation distance from the inlet of the silane source to the substrate 10 in the reaction chamber (not shown), and the size of L may be increased or decreased to change the deposition atmosphere. Preferably, the substrate 10 may be a plastic or glass substrate, but since the plastic substrate is vulnerable to heat, it may be difficult to process at a high temperature. However, since the plastic or glass substrate has optical properties transparent to visible light, it can be very useful as a substrate for manufacturing a display device such as an organic light emitting diode (OLED) or a liquid crystal device (LCD), and in particular, the display It is also very suitable as a substrate for manufacturing a MOS transistor or a thin film transistor (TFT) applied to the device.

도 1b를 참조하면, 상기 반응챔버(미도시) 내에 22 mT 내지 100 mT(미리토르)의 압력과 5sccm 내지 30sccm의 실란소스 공급유량을 포함하는 제1 기상 증착분위기(100)를 형성하여, 상기 제1 기상 증착분위기(100)에서 상기 기판(10) 상에 실리콘 씨드 입자들(20)을 형성한다. 상기 제1 증착분위기(100)의 공정영역은 도 2를 참조하여 Ⅰ영역으로 나타내질 수 있다. 상기 실리콘 씨드 입자들(20)은 차후의 후속되는 다결정 박막의 증착공정에서 결정성장을 위한 씨드(seed)로서의 역할을 수행할 수 있게 된다. 또한, 상기 제1 증착분위기 하에서 상기 실리콘 씨드 입자 들(20)을 형성하는 공정은 25℃ 내지 200℃의 비교적 낮은 온도에서도 수행될 수 있기 때문에, 열에 취약한 유리 또는 플라스틱 재질의 기판(10) 상에 다결정질의 박막을 형성하고자 할 경우, 공정의 진행 중에 상기 기판(10)에 가해지는 열적 손상을 최소로 줄일수 있다.Referring to FIG. 1B, a first vapor deposition atmosphere 100 including a pressure of 22 mT to 100 mT (mitor) and a silane source supply flow rate of 5 sccm to 30 sccm is formed in the reaction chamber (not shown). In the first vapor deposition atmosphere 100, silicon seed particles 20 are formed on the substrate 10. The process region of the first deposition atmosphere 100 may be represented as region I with reference to FIG. 2. The silicon seed particles 20 may serve as seeds for crystal growth in a subsequent deposition process of a polycrystalline thin film. In addition, since the process of forming the silicon seed particles 20 under the first deposition atmosphere may be performed at a relatively low temperature of 25 ℃ to 200 ℃, on the substrate 10 of the glass or plastic material susceptible to heat In order to form a polycrystalline thin film, thermal damage to the substrate 10 during the process can be minimized.

상기 반응챔버(미도시) 내에 공급된 상기 실란소스(12)에 열 또는 전기 등과 같은 외부에너지가 가해질 경우, 상기 실란소스(12)가 활성화되면서 충분한 양의 실란 라디칼들(14)이 생성될 수 있다. 특히, 본 발명에서 상기 제1 기상 증착분위기(100)와 같은 특정한 조건하에서는, 생성된 실란 라디칼들(14)이 상기 기판(14)의 표면영역 상에서 보다 기상영역에 더 많이 분포될 수 있으며, 그 결과 기상영역에서의 상기 실란 라디칼들(14)의 밀도가 매우 크다. 따라서, 상기 실란 라디칼들(14)이 기판(10)에 도달하기 전에 다른 실란 라디칼들(14)과 충돌하여 물리적 또는 화학적 반응을 하게되어 실리콘 입자들을 형성하게 되고, 입자상의 형태로 상기 기판(10)에 도달된다. 상기 실리콘 입자들(20)은 그 부착특성(adhesion) 및 표면특성(surface morphology)이 다소 떨어질 수 있으나, 다결정질로 이루어져 있기 때문에 박막증착시 결정성장을 위한 씨드로서의 역할을 수행하기에 매우 적합하다. 따라서, 본 발명에 따른 다결정 실리콘 박막의 제조공정에서, 이러한 원리를 이용하여, 상기 반응챔버(미도시) 내에 상기 제1 증착분위기(100)를 형성하여, 기상영역에서 상기 실란 라디칼들(14) 간의 충돌반응을 유도 및 증가시킴으로써, 상기 기판(10) 상에 실리콘 씨드 입자들(20)을 형성하였다. 여기에서, 참조번호 16은 상기 실란 라디칼들(14) 간의 충돌영역을 나타낸다. 여기에서, 상기 실란 라디칼들(14) 의 활성화를 위해 상기 제1 증착분위기(100)에 수소(H2) 가스가 더 첨가될 수 있다.When external energy such as heat or electricity is applied to the silane source 12 supplied in the reaction chamber (not shown), a sufficient amount of silane radicals 14 may be generated while the silane source 12 is activated. have. In particular, under certain conditions, such as in the first vapor deposition atmosphere 100 in the present invention, the generated silane radicals 14 may be distributed more in the vapor phase than on the surface area of the substrate 14, The density of the silane radicals 14 in the gas phase is very large. Therefore, before the silane radicals 14 reach the substrate 10, they collide with other silane radicals 14 to undergo a physical or chemical reaction to form silicon particles, and the substrate 10 in the form of particles. ) Is reached. The silicon particles 20 may be somewhat inferior in adhesion and surface morphology. However, since the silicon particles 20 are made of polycrystalline, the silicon particles 20 are very suitable to serve as seeds for crystal growth during thin film deposition. . Therefore, in the manufacturing process of the polycrystalline silicon thin film according to the present invention, by using this principle, to form the first deposition atmosphere 100 in the reaction chamber (not shown), the silane radicals 14 in the gas phase region By inducing and increasing the collision reaction of the silicon, silicon seed particles 20 were formed on the substrate 10. Here, reference numeral 16 denotes a collision region between the silane radicals 14. Here, hydrogen (H 2 ) gas may be further added to the first deposition atmosphere 100 to activate the silane radicals 14.

본 발명에 따른 제조공정에서, 상기 씨드로서의 역할을 수행하기 위해 상기 실리콘 씨드 입자들(20)은 상기 기판(10) 상에 균일하게 분산되어 형성되는 것이 바람직하며, 특히 상기 기판(10)과의 부착특성 및 후속공정에서 제조되는 다결정 박막의 표면특성을 고려하여, 상기 실리콘 씨드 입자들(20) 각각의 직경은 1㎚ 내지 10㎚의 크기로 형성되는 바람직하다.In the manufacturing process according to the present invention, in order to serve as the seed, the silicon seed particles 20 are preferably formed uniformly dispersed on the substrate 10, in particular with the substrate 10 In consideration of the adhesion properties and the surface properties of the polycrystalline thin film manufactured in a subsequent process, the diameter of each of the silicon seed particles 20 is preferably formed in the size of 1nm to 10nm.

도 1c 및 도 1d를 함께 참조하면, 상기 반응챔버(미도시) 내에 1 mT 내지 15 mT의 압력과 1sccm 내지 13sccm의 실란소스 공급유량을 포함하는 제2 증착분위기(200)를 형성하여, 상기 제2 증착분위기(200)에서 상기 실리콘 씨드 입자들(20)을 성장시켜 상기 기판(10) 상에 다결정 실리콘 박막(30)을 형성한다. 상기 제2 증착분위기(200)의 공정영역은 도 2를 참조하여 Ⅱ영역으로 나타내질 수 있다. 상기 제2 증착분위기(200)와 같은 조건하에서는, 생성된 상기 실란 라디칼들(14)이 기상영역에서 보다 기판(14)의 표면영역 상에 더 많이 분포될 수 있으며, 상기 기판(14)의 표면영역 상에서의 상기 실란 라디칼들(14)의 분포밀도가 매우 크다. 그 결과, 상기 실란 라디칼들(14)이 기판(10)으로 향하는 동안, 다른 실란 라디칼들(14)과 충돌 또는 상호간 반응을 하지않으며, 입자상이 아닌 실란 라디칼(14)의 형태로 상기 기판(10) 상에 도달되어, 상기 실리콘 씨드 입자들(20)에게 공급될 수 있으며, 따라서, 부착특성 및 표면특성이 매우 우수한 다결정 실리콘 박막(30)이 제조될 수 있다. 또한, 상기 제2 증착분위기(200) 하에서 상기 다결정 실리콘 박 막(30)을 형성하는 공정은 25℃ 내지 200℃의 비교적 낮은 온도에서도 수행될 수 있기 때문에, 열에 취약한 유리 또는 플라스틱 재질의 기판(10) 상에 다결정질의 박막을 형성하고자 할 경우, 공정의 진행 중에 상기 기판(10)에 가해지는 열적 손상을 최소로 줄일수 있다. 여기에서, 상기 실란 라디칼들(14)의 활성화를 위해 상기 제2 증착분위기(200)에 수소(H2) 가스가 더 첨가될 수 있다.Referring to FIGS. 1C and 1D, a second deposition atmosphere 200 including a pressure of 1 mT to 15 mT and a silane source supply flow rate of 1 sccm to 13 sccm is formed in the reaction chamber (not shown). In the deposition atmosphere 200, the silicon seed particles 20 are grown to form a polycrystalline silicon thin film 30 on the substrate 10. The process region of the second deposition atmosphere 200 may be represented by region II with reference to FIG. 2. Under the same conditions as the second deposition atmosphere 200, the generated silane radicals 14 may be distributed more on the surface area of the substrate 14 than in the vapor phase region, and the surface of the substrate 14 The distribution density of the silane radicals 14 on the region is very large. As a result, while the silane radicals 14 are directed to the substrate 10, they do not collide or interact with other silane radicals 14, and the substrate 10 is in the form of silane radicals 14 which are not particulate. Can be supplied to the silicon seed particles 20, so that the polycrystalline silicon thin film 30 having excellent adhesion and surface properties can be produced. In addition, since the process of forming the polycrystalline silicon thin film 30 under the second deposition atmosphere 200 may be performed at a relatively low temperature of 25 ° C to 200 ° C, the glass or plastic substrate 10 which is susceptible to heat. In order to form a polycrystalline thin film on), it is possible to minimize the thermal damage to the substrate 10 during the process. Here, hydrogen (H 2 ) gas may be further added to the second deposition atmosphere 200 to activate the silane radicals 14.

바람직하게, 상기 다결정 실리콘 박막(30)을 형성하는 공정은 1 mT 내지 8 mT의 압력과 1sccm 내지 6sccm의 실란소스 공급유량을 포함하는 제3 증착분위기에서 수행될 수 있으며, 이 경우 가장 막질특성이 우수한 다결정 실리콘 박막(30)이 제조될 수 있었다. 상기 제3 증착분위기의 공정영역은 상기제2 증착분위기에 포함되는 영역일 수 있으나, 도 2를 참조하여 구체적으로 Ⅲ영역(점선영역)으로 나타내질 수 있다.Preferably, the process of forming the polycrystalline silicon thin film 30 may be performed in a third deposition atmosphere including a pressure of 1 mT to 8 mT and a silane source supply flow rate of 1 sccm to 6 sccm, in which case the film quality is An excellent polycrystalline silicon thin film 30 could be produced. The process region of the third deposition atmosphere may be a region included in the second deposition atmosphere, but may be specifically referred to as a III region (dotted region) with reference to FIG. 2.

종래, 유리나 플라스틱과 같은 비정질 재질의 기판 상에 비정질 실리콘층을 직접적으로 형성하기는 용이하였으나, 다결정 실리콘층을 직접적으로 형성하기는 매우 어려웠다. 특히, 상기 유리나 플라스틱과 같은 재질의 기판은 열에 취약하다는 특성을 가지기 때문에, 300℃ 이하의 저온 성막공정이 요구되지만, 이러한 저온영역에서 다결정 실리콘층을 형성하기는 매우 어려웠다. 또한 이러한 저온영역에서, 상기 비정질 재질의 기판 상에 직접적으로 다결정 실리콘 박막만을 형성하고자 하는 경우에도, 필연적으로 상기 기판 상에 수십 내지 수백 Å 정도 이상 두께의 비정질 실리콘층이 먼저 형성되었기 때문에, 이러한 비정질 실리콘층의 형성은 무 익하였다. 따라서, 상기 유리나 플라스틱과 같은 재질의 기판 상에 다결정 실리콘층만을 선택적으로 형성하기 위해, 이들 기판 상에 먼저 비정질 실리콘 층을 형성한 후, 상기 비정질 실리콘층을 어닐링하여 재결정화함으로써, 다결정 실리콘층을 형성하는 기술이 보고된 바 있다. 그러나, 이와 같은 종래의 제조공정에 따를 경우, 고온에서의 재결정화에 따른 기판의 열적 변형이 문제될 수 있었으며, 또한 재결정화 공정 등을 더 수행해야 하기 때문에 다결정 실리콘 박막의 제조공정이 복잡하였다는 문제점이 있었다. 그러나, 본 발명에 따른 다결정 실리콘 박막의 제조공정에 따르면, 반응챔버 내에서 증착분위기, 예를 들어 반응챔버내 압력 및 소스의 유량비만 변화를 줌으로해서, 25℃ 내지 200℃의 저온영역에서 플라스틱 또는 유리와 같은 열에 취약한 비정질 기판 상에 직접적으로 다결정 실리콘 박막을 제조할 수 있었으며, 이러한 제조공정은 반응챔버 내에 로딩된 기판을 꺼내지 않고 하나의 프로세스(one process)로 진행될 수 있다. 따라서, 제조공정이 매우 간단하고 쉬우며, 무용한 비정질 실리콘층이 형성되지 않고 직접적으로 한번에 다결정 실리콘 박막이 제조될 수 있기 때문에, 그 제조비용도 절감될 수 있다.Conventionally, it was easy to form an amorphous silicon layer directly on an amorphous substrate such as glass or plastic, but it was very difficult to form a polycrystalline silicon layer directly. In particular, since the substrate made of a material such as glass or plastic has a property of being susceptible to heat, a low temperature film formation process of 300 ° C. or lower is required, but it is very difficult to form a polycrystalline silicon layer in such a low temperature region. In this low temperature region, even when only a polycrystalline silicon thin film is directly formed on the substrate of the amorphous material, an amorphous silicon layer having a thickness of about several tens to several hundred micrometers or more is inevitably formed on the substrate. The formation of the silicon layer was unprofitable. Therefore, in order to selectively form only a polycrystalline silicon layer on a substrate made of a material such as glass or plastic, an amorphous silicon layer is first formed on these substrates, followed by annealing the amorphous silicon layer to recrystallize the polycrystalline silicon layer. Forming techniques have been reported. However, according to such a conventional manufacturing process, the thermal deformation of the substrate due to recrystallization at a high temperature may be a problem, and also the manufacturing process of the polycrystalline silicon thin film is complicated because the recrystallization process, etc. must be further performed. There was a problem. However, according to the manufacturing process of the polycrystalline silicon thin film according to the present invention, by changing only the deposition atmosphere, for example, the pressure ratio and the flow rate ratio of the source in the reaction chamber, the plastic in the low temperature region of 25 ℃ to 200 ℃ Alternatively, the polycrystalline silicon thin film could be manufactured directly on an amorphous substrate that is susceptible to heat such as glass, and this manufacturing process can be performed in one process without removing the substrate loaded in the reaction chamber. Therefore, the manufacturing process is very simple and easy, and since the polycrystalline silicon thin film can be produced directly at once without useless amorphous silicon layer, the manufacturing cost can be reduced.

본 발명에 따르면, 200℃ 이하의 저온범위에서 간단하고 용이한 방법에 의해 다결정 실리콘 박막을 제조할 수 있다. 본 발명에 따르면, 플라스틱이나 유리와 같이 열에 취약한 기판 상에 양질의 다결정 실리콘 박막을 대면적으로 형성할 수 있으며, 재현성 및 신뢰성이 우수하기 때문에, 이를 이용하여 MOS 트랜지스터, TFT(thin film transistor), 다이오드 등과 같은 다양한 실리콘 박막 소자 등의 제 조가 가능할 수 있으며, 특히 유기발광소자(OLED) 또는 액정소자(LCD) 등과 같은 디스플레이 소자의 제조에 그 적용력이 매우 크다고 할 수 있다.According to the present invention, the polycrystalline silicon thin film can be manufactured by a simple and easy method in the low temperature range of 200 ° C or less. According to the present invention, a high-quality polycrystalline silicon thin film can be largely formed on a heat-vulnerable substrate such as plastic or glass, and because of excellent reproducibility and reliability, MOS transistors, thin film transistors (TFTs), Various silicon thin film devices such as diodes may be manufactured, and in particular, the application power of the organic light emitting device (OLED) or the liquid crystal device (LCD) may be very large.

이상에서, 이러한 본원 발명의 이해를 돕기 위하여 몇몇의 모범적인 실시예가 설명되고 첨부된 도면에 도시되었으나, 이러한 실시예들은 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 상기 실시예로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점이 이해되어야 할 것이다. 따라서, 본 발명은 도시되고 설명된 구조와 공정순서에만 국한되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 발명의 기술사상을 중심으로 보호되어야 할 것이다.In the above, some exemplary embodiments have been described and illustrated in the accompanying drawings in order to facilitate understanding of the present invention, but these embodiments are merely exemplary and various modifications from the embodiments can be made by those skilled in the art. And it should be understood that other equivalent embodiments are possible. Therefore, the present invention is not limited to the illustrated and described structures and process sequences, but should be protected based on the technical spirit of the invention described in the claims.

Claims (9)

기판 상에 실란(SiH4) 라디칼들을 포함하는 실란소스의 기상 분위기를 형성하여 기상증착으로 상기 기판 상에 다결정 실리콘 박막을 형성하는 방법에 있어서,A method of forming a polycrystalline silicon thin film on a substrate by vapor deposition by forming a vapor phase atmosphere of a silane source containing silane (SiH 4 ) radicals on a substrate, 22 mT 내지 100 mT(미리토르)의 압력과 5sccm 내지 30sccm의 실란소스 공급유량을 포함하는 제1 증착분위기에서 상기 실란 라디칼들 간의 충돌반응을 유도 및 증가시켜 상기 기판 상에 실리콘 씨드 입자들을 형성하는 단계; 및Inducing and increasing a collision reaction between the silane radicals in a first deposition atmosphere comprising a pressure of 22 mT to 100 mT (mitor) and a silane source feed flow of 5 sccm to 30 sccm to form silicon seed particles on the substrate. step; And 1 mT 내지 15 mT의 압력과 1sccm 내지 13sccm의 실란소스 공급유량을 포함하는 제2 증착분위기에서 상기 실리콘 씨드 입자들을 성장시켜 상기 기판 상에 다결정 실리콘 박막을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 다결정 실리콘 박막의 제조방법.Growing the silicon seed particles in a second deposition atmosphere comprising a pressure of 1 mT to 15 mT and a silane source feed flow of 1 sccm to 13 sccm to form a polycrystalline silicon thin film on the substrate. Method for producing a polycrystalline silicon thin film. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 다결정 실리콘 박막을 형성하는 단계는 1 mT 내지 8 mT의 압력과 1sccm 내지 6sccm의 실란소스 공급유량을 포함하는 제3 증착분위기에서 수행되는 것을 특징으로 하는 다결정 실리콘 박막의 제조방법.Forming the polycrystalline silicon thin film is performed in a third deposition atmosphere including a pressure of 1 mT to 8 mT and a silane source supply flow rate of 1 sccm to 6 sccm. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 실리콘 씨드 입자들 각각의 직경은 1㎚ 내지 10㎚의 크기로 형성되는 것을 특징으로 하는 다결정 실리콘 박막의 제조방법.The diameter of each of the silicon seed particles is a method of producing a polycrystalline silicon thin film, characterized in that formed in the size of 1nm to 10nm. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 실리콘 씨드 입자들이 상기 기판 상에 균일하게 분산되어 형성되는 것을 특징으로 하는 다결정 실리콘 박막의 제조방법.And the silicon seed particles are uniformly dispersed on the substrate. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 실리콘 씨드 입자들은 다결정질인 것을 특징으로 하는 다결정 실리콘 박막의 제조방법.The silicon seed particles are a polycrystalline silicon thin film manufacturing method, characterized in that the polycrystalline. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1, 제2 증착분위기에 수소(H2) 가스가 더 첨가되는 것을 특징으로 하는 다결정 실리콘 박막의 제조방법.Hydrogen (H 2 ) gas is further added to the first and second deposition atmospheres. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 기상 증착은 CVD(chemical vapor deposition)를 포함하는 것을 특징으로 하는 다결정 실리콘 박막의 제조방법.The vapor deposition comprises a chemical vapor deposition (CVD) method of producing a polycrystalline silicon thin film. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 기판은 플라스틱 재질 또는 유리 재질의 기판인 것을 특징으로 하는 다결정 실리콘 박막의 제조방법.The substrate is a method of manufacturing a polycrystalline silicon thin film, characterized in that the substrate of the plastic material or glass material. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 하나의 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 8, 상기 실리콘 씨드 입자들을 형성하는 단계 및 상기 다결정 실리콘 박막을 형성하는 단계 각각은 25℃ 내지 200℃의 온도범위에서 수행되는 것을 특징으로 하는 다결정 실리콘 박막의 제조방법.The forming of the silicon seed particles and the forming of the polycrystalline silicon thin film are each performed in a temperature range of 25 ℃ to 200 ℃.
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