초록 ▼

TFT-LCD (Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display)의 시장이 급격히 성장하면서 저온 Poly-Si TFT-LCD 공정에 대한 관심이 커지고 있다. 본 연구에서는 400℃ 이하의 저온에서 TEOS (Tetraethylorthosilicate)와 오존(O3)을 반응 원료로한 화학 증착법을 이용하여 산화막을 증착하였다. 반응 원료로 사용된 TEOS는 사일렌(SiH4)과 같은 다른 반응 원료에 비해서 화학적으로 안정하고 취급하기 안전한 물질로 알려져 있다. 또한 오존은 강력한 산

TFT-LCD (Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display)의 시장이 급격히 성장하면서 저온 Poly-Si TFT-LCD 공정에 대한 관심이 커지고 있다. 본 연구에서는 400℃ 이하의 저온에서 TEOS (Tetraethylorthosilicate)와 오존(O3)을 반응 원료로한 화학 증착법을 이용하여 산화막을 증착하였다. 반응 원료로 사용된 TEOS는 사일렌(SiH4)과 같은 다른 반응 원료에 비해서 화학적으로 안정하고 취급하기 안전한 물질로 알려져 있다. 또한 오존은 강력한 산화제로서 낮은 온도에서 TEOS와 반응하여 산화막 형성을 촉진시키는 역할을 한다. 증착된 산화막의 재료적, 전기적 물성은 증착 온도, 오존 및TEOS농도와 같은 공정 변수에 따라 연구되었다.증착 속도와 굴절률은 온도의 증가에 따라 증가하다가 다시 감소하는 경향을 보였다.낮은 온도 영역(240-300℃)에서 측정된 겉보기 활성화 에너지는 약 2 kcal/mol로서 35∼44kcal/mol을 갖는 TEOS 열분해 반응의 경우보다 훨씬 낮은 값을 가졌고 플라즈마를 이용한SiH4/N2O의 저온 활성화 에너지(0.5-2 kcal/mol)와 유사한 값이다. 증착 온도의 증가로막의 다공성 정도가 감소됨으로써 박막의 전기적 성질이 개선되었다. 하지만 고온 영역(300-400℃)에서의 증착 속도는 오존의 열적 분해로 인해 오히려 감소하였다.오존 농도의 증가는 O3/TEOS 비를 증가시켜 증착 속도의 증가와 막의 재료적 특성개선을 가져왔다. TEOS 농도의 증가는 반응 원료 농도의 증가로 인해 증착 속도는 증가하였지만 막의 재료적 성질을 악화시켰다.ESCA분석을 통해서 증착된 박막이 일정한 조성비(SiOx, x=1.6-1.7)를 가지고 있으며계면에서의 카본 불순물을 제외하고는 박막의 벌크에는 불순물이 포함되지 않음을 확인하였다. 계면에서의 카본 불순물은 증착 전에 시편 표면이 대기중에 노출됨으로써 생겨난 것으로 생각된다.FT-IR 분석을 통해 박막을 살펴본 결과 주요 피크들은 Si-O bending mode(800∼815cm-1), Si-O stretching mode (1040∼1080 cm-1), Si-OH (3150∼3605 cm-1, 930∼950cm-1) 등이 나타남을 확인하였고, Si-H(2250cm-1)의 성분은 나타나지 않았다. 모든 증착조건에서 Si-O stretching mode의 파장수는 1058∼1062cm-1로 1075cm-1인 열산화막에 비해 낮은 값들을 보였다. 그리고 낮은 증착 온도에서 형성된 산화막의 경우는 막의 다공성증가로 인해 Si-OH 성분들이 다른 조건에 비해 많이 함유되어 있음을 확인하였다.박막의 전기적 특성 평가를 위해 C-V, I-V측정을 하였다. 측정된 C-V 결과를Terman 방법을 이용하여 계면트랩밀도(Dit)를 계산한 결과 380℃ 에서 증착된 박막의 경우Ev + 0.25 eV 와 Ev + 0.75 eV 에서 계면트랩농도(Dit)가 각각 3.1×1012eV-1cm-2 와 2.1×1012eV-1cm-2를 가짐을 알 수 있었고, midgap에서의 값은 최저값인 4.7×1010eV-1cm-2 을 가짐을 알 수 있었다. 이때의 항복 전압장은 약 5 MV/cm 이었고 증착 온도의 증가에 따라 증가하는 경향을 나타내었다. 본 연구를 통해 증착된 산화막의 전기적성질에 영향을 끼치는 공정 변수는 다른 변수보다도 증착 온도의 영향이 더 큼을 확인할 수있었다.

Abstract ▼

Due to an increasing requirement of portable and simpledisplay device in the area of notebook computer and communication devices recently, themarket for TFT-LCD (Thin Film Transistor - Liquid Crystal Display) is expandingvery rapidly. Many groups have studied TFT-LCD materials and proces

Due to an increasing requirement of portable and simpledisplay device in the area of notebook computer and communication devices recently, themarket for TFT-LCD (Thin Film Transistor - Liquid Crystal Display) is expandingvery rapidly. Many groups have studied TFT-LCD materials and processes activelyand especially, low temperature processes for poly-Si TFT-LCD have been drawn muchattention.In this study, silicon oxide films have been deposited with sub-atmosphericpressure chemical vapor deposition (SACVD) for gate oxide from TEOS/O3 at lowtemperature below 400℃. TEOS (Tetraethylorthosilicate) which was used in this studyis a chemically stable and safe material compared with other precursors, especially, SiH4and ozone is a highly reactive oxidizing agent. The properties of silicon oxide filmswere investigated as a function of process parameters such as deposition temperature,ozone concentration, and TEOS concentration controlled by N2 carrier gas flow rate.The deposition rate and the refractive index were increased with depositiontemperature, up to a maximum and then decreased. The apparent activation energy(Ea) which indicate the dependence of deposition temperature in low temperature range(240∼300℃) was 2.03 kcal/mol, which is much smaller than that of thermal CVD, 35∼44 kcal/mol. The increase of deposition temperature decreased the porosity of the filmand the electrical property of the film improved. But the deposition rate was decreaseddue to the thermal decomposition of ozone.The increase of the ozone concentration increased the deposition rate and improvedthe quality of the films, slightly. The increase of the TEOS concentration increasedthe deposition rate but made the quality of film worse.From the result of ESCA analysis, the deposited films had a uniform profile anddid not contain the carbon impurity except at the film/silicon interface, which may bedue to the contamination on the sample surface before deposition. And thestoichiometry of the deposited films were Si-rich films with O/Si ratio about 1.6∼1.7.The main IR peaks in the deposited film were Si-O bending mode (800∼815cm-1), Si-O stretching mode (1040∼1080 cm-1) and Si-OH(3150∼3605 cm-1, 930∼950cm-1) but the Si-H peak (2250cm-1) was not noticeable. The frequency of the Si-Ostretching mode at all condition were low at 1058∼1062 cm-1 compared with thermaloxide at 1075 cm-1. The films deposited at low temperature contained the largeamount of Si-OH due to the porosity of the film.The interface trap density (Dit) peak positions of the film deposited at 380℃wereat Ev + 0.25 eV and Ev + 0.75 eV with Dit= 3.1×1012eV-1cm-2 and 2.1×1012eV-1cm-2, respectively. And the minimum of the interface trap density was foundto have 4.7×1010eV-1cm-2 at the midgap. The breakdown voltage, which was 5MV/cm at 380℃, was increased with deposition temperature.The effect of the deposition temperature was more prominent than that of otherparameters on the electrical properties of the deposited films.

목차 Contents

• 1 서론...7
• 2 연구방법 및 이론...9
• 3 실험 결과 및 고찰...11
• 4 결론...29
• 5 참고문헌...31