RFplasmaCVD법에 의해 증착된 비정질 실리콘박막은 Si(100)웨이퍼와 유리에 각각 증착되었다. 본 연구에서는 RF power가 미세결정 실리콘 박막의 광학적 밴드갭($E_g$),투과도 그리고 결정성에 미치는 영향을 조사하였다 라만 분광분석 결과 미세결정 실리콘은 480과 520$cm^{-1}$에서 두개의 피크 즉, 비정질과 미세결정의 혼상으로 구성되어 있음을 확인할 수 있었고 XRD분석에서도 (111)방향의 피크가 RF power 300Ｗ에서 관찰되었다. 또한, 박막의 투과도는 자외/가시부 분광 광도계를 이용하였으며, 적외 흡광 스펙트럼을 사용하여 실리콘과 결합하고 있는 수소의 형태를 고찰하였다.
RF plasma CVD법에 의해 증착된 비정질 실리콘 박막은 Si(100)웨이퍼와 유리에 각각 증착되었다. 본 연구에서는 RF power가 미세결정 실리콘 박막의 광학적 밴드갭($E_g$),투과도 그리고 결정성에 미치는 영향을 조사하였다 라만 분광분석 결과 미세결정 실리콘은 480과 520$cm^{-1}$에서 두개의 피크 즉, 비정질과 미세결정의 혼상으로 구성되어 있음을 확인할 수 있었고 XRD분석에서도 (111)방향의 피크가 RF power 300Ｗ에서 관찰되었다. 또한, 박막의 투과도는 자외/가시부 분광 광도계를 이용하였으며, 적외 흡광 스펙트럼을 사용하여 실리콘과 결합하고 있는 수소의 형태를 고찰하였다.
Thin films of hydrogenated amorphous silicon (a-Si : H) of different compositions were deposited on Si(100) wafer and glass by RF plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD). In the present work, we have investigated the effect of the If. power on the properties, such as optical band gap, tran...
Thin films of hydrogenated amorphous silicon (a-Si : H) of different compositions were deposited on Si(100) wafer and glass by RF plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD). In the present work, we have investigated the effect of the If. power on the properties, such as optical band gap, transmittance and crystallinity, of crystalline silicon thin films. Raman data show that the material consists of an amorphous and crystalline phase for the co-presence of two peaks centered at 480 and 520cm$^{-1}$. X-ray spectra confirmed of crystallites with (111) orientation at 300w The transmittance of thin films was measured by UV-VIS spectrophotometer. In addition, Si-H chemical bondings were studied by Fourier Transform Infrared (FT-IR) spectroscopy.
Thin films of hydrogenated amorphous silicon (a-Si : H) of different compositions were deposited on Si(100) wafer and glass by RF plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD). In the present work, we have investigated the effect of the If. power on the properties, such as optical band gap, transmittance and crystallinity, of crystalline silicon thin films. Raman data show that the material consists of an amorphous and crystalline phase for the co-presence of two peaks centered at 480 and 520cm$^{-1}$. X-ray spectra confirmed of crystallites with (111) orientation at 300w The transmittance of thin films was measured by UV-VIS spectrophotometer. In addition, Si-H chemical bondings were studied by Fourier Transform Infrared (FT-IR) spectroscopy.
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문제 정의
본 연구는 고품위 대 결정 실리콘 박막을 위한 플라즈마화학기상 증착기구의 응용실험으로써 저온(<200°C)에서 RF power에 의해 비정질 실리콘에서 결정화되는 정도를 관찰하였으며, 증착 전 수소플라즈마 처리를 통하여 비정질 실리콘 박막의 결정화 특성 비교를 통해 결정화에 대한 증착 기구 성막, 박막물성 영향 및 최적 플라즈마 화학 기상 증착 조건을 연구하고자 한다.
제안 방법
본 장비는 증착을 위한 reaction chamber와 시편 취조실인 load/unload chamber로 구성되어 있다 [8]. 13.56 MHz의 RF power source# 사용하였으며 평행 평판형 전극구조로 막을 균일하게 성장시키기 위하여 마주보는 전극으로부터 샤워 형태로 원료 기체를 분사하였다. 또한 막부착면이 아래를 향한 depo-up 방식으로 되어 있다.
또한 막부착면이 아래를 향한 depo-up 방식으로 되어 있다. 증착을 위한 시편으로 通 Si 웨이퍼 (100)와 soda 유리가 사용되었으며, 증착을 하기에 앞서 비정질 규소 박막의 결정화를 촉진시키기 위한 방법으로 수소 플라즈마 전 처리를 행하였다. 전처리 압력은 0.
water로 초음파 세정후 HF (hydrofluoric acid)용액으로 SiO?를 식각하였다. 유리 기판의 세척은 표면에 있는 유기물 제거를 위해 D.I. water, 아세톤, 메탄올의 순으로 각각 10분씩 초음파 세정 및 질소(1%) 건조를 실시하였다.
결정화의 기준으로는 XRD 분석을 통해 얻었으며, 40 KV 300 mA로 20°에서 60°까지 8%nin의 스캔 속도로 측정하여 시료의 결정성이 분석되었다. 결정화 정도 및 결정결함평가를 위해라만 분광분석이 응용되었고 Ar 레이저 (514.
5 nm)를 사용하였다. 결정화에 대한 조사 포논 (phonon)피크 파장 범위를 400~600/cm로 설정하여 실리콘 비정질 상(480/cm)의 다결정 전이정도를 단결정 피크파장 (520/cm)을 기준으로 관찰하였다. 자외/가시 부 분광 광도계 (LWVIS spectrophotometer)를 이용하여 측정된 박막의 투과도로 Tauc plot을 이용하여 관찰되는 광학적 밴드갭 (0)을 비정질 실리콘과 비교 분석하였다.
결정화에 대한 조사 포논 (phonon)피크 파장 범위를 400~600/cm로 설정하여 실리콘 비정질 상(480/cm)의 다결정 전이정도를 단결정 피크파장 (520/cm)을 기준으로 관찰하였다. 자외/가시 부 분광 광도계 (LWVIS spectrophotometer)를 이용하여 측정된 박막의 투과도로 Tauc plot을 이용하여 관찰되는 광학적 밴드갭 (0)을 비정질 실리콘과 비교 분석하였다. 또한 적외 흡광 스펙트럼을 사용하여 실리콘과 결합하고 있는 수소의 형태를 고찰하였다.
자외/가시 부 분광 광도계 (LWVIS spectrophotometer)를 이용하여 측정된 박막의 투과도로 Tauc plot을 이용하여 관찰되는 광학적 밴드갭 (0)을 비정질 실리콘과 비교 분석하였다. 또한 적외 흡광 스펙트럼을 사용하여 실리콘과 결합하고 있는 수소의 형태를 고찰하였다.
RF plasma CVD 법으로 증착되어진 실리콘 박막의 Eg을 구하기 위해 UV-VIS spectrophotometer^ 유리에 성장시킨 박막을 300~1100nm까지의 범위에 걸쳐 투과도를 측정하였다. 측정 결과로부터 구해지는 박막의 투과도를 이용하여 흡수계수를 구할 수 있었다.
8 eV를 나타내었다. 라만 분광분석에서 비정질과 미세결정의 혼상을 관찰하였으며, 이와 같은 특징은 X선 분석의 (111) 회절 피크에도 일치하고 있다. 따라서 비정질 실리콘의 결정화에 대한영향으로 증착 변수 중 RF power 의존성의 조절이 확인되었다.
대상 데이터
1에 정리되었다. 본 장비는 증착을 위한 reaction chamber와 시편 취조실인 load/unload chamber로 구성되어 있다 [8]. 13.
시료의 결정성이 분석되었다. 결정화 정도 및 결정결함평가를 위해라만 분광분석이 응용되었고 Ar 레이저 (514.5 nm)를 사용하였다. 결정화에 대한 조사 포논 (phonon)피크 파장 범위를 400~600/cm로 설정하여 실리콘 비정질 상(480/cm)의 다결정 전이정도를 단결정 피크파장 (520/cm)을 기준으로 관찰하였다.
이론/모형
비정질 실리콘 박막에 결정화를 시키기 위한 장비로 플라즈마 화학기상증착(PECVD)법을 이용하였으며 증착 조건은 Table 1에 정리되었다. 본 장비는 증착을 위한 reaction chamber와 시편 취조실인 load/unload chamber로 구성되어 있다 [8].
성능/효과
측정하였다. 측정 결과로부터 구해지는 박막의 투과도를 이용하여 흡수계수를 구할 수 있었다. Fig.
한편 성장된 결정이 다결정으로 나타날 경우 결정격자상수의 불균일성에 의 해 결정화 피크파장 이동(510~515cm」)이 발생하는데 본연구에서는 피크파장 이동이 관찰되지 않았다. 따라서 Fig. 3으로부터 미세결정 실리콘은 비정질 실리콘 네트워크에 국부적으로 결정화된 구조를 갖고 있는 것을 확인할 수 있었다.
화학기상증착법으로 성장시킨 미세 결정 실리콘의 증착변수의 영향을 실험한 결과 300W에서 Si(lll) 배향 성의 결정상이 관찰되었으며, 증착전에 수소플라즈마 전처리가 비정질 실리콘 박막의 결정화에 긍정적인 영향을 미친 것으로 사료된다. 이때의 Eg은 비정질과 비슷한 1.
라만 분광분석에서 비정질과 미세결정의 혼상을 관찰하였으며, 이와 같은 특징은 X선 분석의 (111) 회절 피크에도 일치하고 있다. 따라서 비정질 실리콘의 결정화에 대한영향으로 증착 변수 중 RF power 의존성의 조절이 확인되었다.
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