Abstract
The purpose of present study is to find out the formation mechanism of hemi-spherical grained(HSG) polysilicon film. Silicon film was deposited using LPCVD. Polycrystalline silicon film was deposited at $575^{\circ}C$ contained crystalline HSG in the amorphous matrix phase. The crystalline HSG can be categorized into two grains : lower grains and upper grains. Lower grains are located at interface between silicon dioxide and silicon film, and upper grains are located at surface. The growth orientations of HSG were identified as (311) or (111) directions for lower grains and perferentially (110) direction for upper grains. This difference of growth orientations seems to be caused by the difference of formation mechanisms. That is, lower grain is formed by soild phase crystallization, on the other hand, upper grain is formed by surface diffusion of silicon atoms. It was thus, proposed that the formation of practical HSG polysilicon film is mainly controlled by surface diffusion of silicon atoms.
본 연구에서는 반구형(HSG) 다결성 실리콘 박막을 제조하여 박막에 존재하는 결정립들의 특성과 각 결정립들의 형성기구를 예측하고자 하였다. LPCVD법으로 실리콘 박막을 증착하여 미세구조를 관찰, 분석한 결과 $575^{\circ}C$ 증착온도에서 HSG 다결정 실리콘 박막이 형성되었음을 관찰하였다. 이 HSG 박막은 비정질 및 결정질 상으로 구성되어 있었으며 결정립은 박막의 표면에 존재하는 upper grain들과 $SiO_{2}$와의계면에 존재하는 lower grain들로 구분되었다. Upper grain은 실리콘 원자의 표면확산에 의하여 형성되었으며, lower grain은 고상성장에 의하여 형성되었다. 성장한 결정립들의 성장방위를 분석한 결과 주로 upper grain은 <110>, lower grain은 <311>과 <111>방위를 나타내었다. 이러한 방위관계는 각 결정립들의 형성기구(formation mechanism)의 차이에 기인한다고 사료된다. 또한 HSG박막의 미세구조와 진공열처리한 시편을 관찰한 결과 HSG 박막의 형성은 실리콘 원자의 표면확산에 의해 지배됨을 알았다.
