비정질 실리콘 박막 결정화를 위한 알루미늄 직접 가열 유도 공정의 제안

Abstract

본 연구에서는, 유리기판 위에 Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD)로 비정질 실리콘 박막 200 nm를 증착하고, 그 위에 알루미늄 박막 200 nm를 스퍼터링 하여 시편을 제작하고, 알루미늄 박막에 전계를 인가하여 발생하는 열로 비정질 실리콘 박막을 직접 가열하여 다결정 실리콘으로 결정화하여 기존의 알루미늄 유도화 공정에 비해서 공정시간을 약 1시간에서 수분 이내로 단축시킬 수 있는 방법을 제안하였다. 비정질 실리콘의 다결정 실리콘으로의 결정화를 판단하기 위하여 알루미늄 에칭 전후의 다결정 실리콘 박막의 라만 분광 분석을 수행하였고, 다결정 실리콘의 결정 형상과 다결정 실리콘 박막 내의 알루미늄의 재상승 현상을 확인하기 위하여 단면 Scanning Electron Microscopy(SEM)을 촬영하였으며, 알루미늄 식각 후 다결정 실리콘 박막 내에 알루미늄 도핑 농도 분포는 Auger 전자 분광 분석기, Energy Dispersive Spectrometer(EDS), 이차 이온 질량 분석기를 통해 확인할 수 있었다. 본 연구에서 제안한 방법으로 3분 이내에 비정질 실리콘 박막을 다결정 실리콘박막으로 결정화하였으며, 결정의 크기는 수마이크로미터 였다. 알루미늄을 직접 전극으로 사용하였기 때문에 생성된 다결정 실리콘은 자연적으로 heavy 도핑 되었으며, 공정 후 알루미늄 에칭으로 다공성 실리콘으로 존재하게 되었다. 기존에 알려지지 않았던 재 층 바뀜 현상을 확인할 수 있었다. 또 한, 박막의 온도를 예측하기 위하여 Comsol Multiphysics 4.2를 이용하여 3차원 전자기-열전도 수치해석을 수행하였다.