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N₂O 플라즈마 전처리와 엑시머 레이저 어닐링을 통한 150° C 공정의 실리콘 산화막 게이트 절연막의 막질 개선 효과
김선재(Sun-Jae Kim),한상면(Sang-Myeon Han),박중현(Joong-Hyun Park),한민구(Min-Koo Han) 대한전기학회 2006 대한전기학회 학술대회 논문집 Vol.2006 No.10
플라스틱 기판 위에 유도 결합 플라즈마 화학적 기상 증착장치 (Inductively Coupled Plasma Chemical Vapor Deposition, ICP-CVD) 를 사용하여 실리콘 산화막 (SiO₂)을 증착하고, 엑시머레이저 어닐링 (ExcimerLaser Annealing, ELA) 과 N₂O 플라즈마 전처리를 통해, 전기용량-전압(Capacitance-Voltage, C-V) 특성과 항복 전압장 (Breakdown Voltage Field)과 같은 전기적 특성을 개선시켰다. 에너지 밀도 250 mJ/㎠의 엑시머 레이저 어닐링은 실리콘 산화막의 평탄 전압 (Flat Band Voltage) 을 0V에 가까이 이동시키고, 유효 산화 전하밀도 (Effective Oxide Charge Density)를 크게 감소시킨다. N₂O 플라즈마 전처리를 통해 항복 전압장은 6㎹/㎝ 에서 9 ㎹/㎝ 으로 향상된다. 엑시머 레이저 어닐링과 N₂O 플라즈마 전처리를 통해 평탄 전압은 -9V 에서 -1.8V 로 향상되고, 유효 전하 밀도 (Effective Charge Density) 는 400℃에서 TEOS 실리콘 산화막을 증착하는 경우의 유효 전하 밀도 수준까지 감소한다.
ICP-CVD로 중착된 미세결정 실리콘 박막의 특성에 관한 연구
김선재(Sun-Jae KIM),박중현(Joong-Hyun Park),한상면(Sang-Myeon Han),박상근(Sang-Geun Park),한민구(Min-Koo Han) 대한전기학회 2006 대한전기학회 학술대회 논문집 Vol.2006 No.7
본 연구에서는 ICP-CVD(inductively coupled plasma chemical vapor deposition)를 이용해 미세결정 실리콘 (nanocrystalline silicon thin film transistor, ns-Si TFT) 초기 성장 단계에 발생하는 비정질의 Incubation layer를 줄이기 위한 실험을 수행하였다. ICP-CVD를 사용하여 증착한 Si-rich SiNx, Seed layer 상의 미세결정 실리콘의 성막조건을 알아보고 특성을 평가하였다. 미세결정 실리콘 박막은 Raman Spectroscopy를 이용해 분석하였다. 미세결정 실리콘의 초기 성장 단계에 발생하는 비정질 Incubation layer를 줄이기 위하여 Si-rich SiNx를 Seed layer로 사용하는 것이 효과적임을 확인하였다. 또한 Si-rich SiNx, 위에서의 미세결정 실리콘 표연 형태와 Seed 성장 기회의 관계를 알아보았다. 높은 전압의 수소 플라즈마 처리는 Seed 성장 기회를 늘이고, 박막의 결정화도를 높임을 확인하였다. 얇은 Incubation layer를 가지는 35㎚ 이하 두께의 미세결정 실리콘이 성공적으로 증착되었다. 본 연구 결과는 bottom 게이트 방식 박막 트랜지스터에 증착되는 미세결정 실리콘의 전기적 특성 향상에 유용할 것으로 판단된다.