• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
• /
• pp.376-376
• /
• 2012

본 연구는 Poly-Si에 이온 주입된 Boron의 Activation 거동을 연구하고자 SLS (Sequential Lateral Solidification) Poly-Si과 ELA (Excimer Laser Annealing) Poly-Si의 활성화 거동을 비교 분석하였다. SLS 및 ELA 결정화 방법으로 제조된 Poly-Si을 모재로 비 질량 분리 방식의 ISD (Ion Shower Doping) System을 사용하여 2.5~7.0 kV까지 이온주입 하였다. 이온주입 후 두 가지의 열처리 방법, 즉, FA 열처리(Furnace Annealing)와 RTA 열처리(Rapid Thermal Annealing)를 사용하여 도펀트 활성화 열처리를 수행하고 이온주입 조건 및 활성화 열처리 방법에 따른 결함 회복 및 도펀트 활성화 거동의 변화를 관찰하였다. TRIM-code Simulation 결과 가속 이온 에너지와 조사량이 증가 할수록 이온주입 시 발생하는 결함의 양이 증가하는 것을 정량적으로 계산하였다. 실험 결과 결함의 양이 증가 할수록 Activation이 잘되는 것을 관찰할 수 있었다. SLS Poly-Si에 비하여 ELA Poly-Si의 경우 도펀트 활성화 열처리 후 활성화 효율이 높게 나타났다. 본 결과는 Grain Boundary의 역할과 밀접한 관계가 있으며 간단한 정성적인 Model을 제시하였다. 활성화 효율의 경우 RTA 열처리 시편이 FA 시편에 비하여 높은 것이 관찰되었다. 본 결과는 열처리 온도 및 시간에 따라 변화하는 Boron의 특이한 활성화 거동인 Reverse Annealing 효과에 기인하는 것으로 규명되었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 1999년도 제17회 학술발표회 논문개요집
• /
• pp.184-184
• /
• 1999

반도체소자의 고집적, 미세화에 따라 MOSFET 소자에서의 고농도, 미세접합이 요구되고 있다. 이러한 고농도, 미세접합을 형성하기 위하여 기존의 저에너지 이온주입법을 대체 또는 병행할 목적으로 플라즈마 이온주입방법이 활발히 연구되고 있다. 본 연구에서는 플라즈마 이온주입방법을 이용하여 (100) 실리콘 기판에 보론을 주입후 열처리하여 형성된 p+층의 도펀트의 활성화와 이온주입으로 인한 실리콘 기판의 손상을 고찰하였다. 본 실험에서 (100)실리콘 기판에 도핑할 소스 가스로 BF3을 주입하고, D.C. pulse 플라즈마 도핑시스템을 사용하여 플라즈마 내의 보론이온을 웨이퍼 홀더에 -1~-5kV의 인가된 음전압에 의해 가속시키어 실리콘 웨이퍼에 주입하였다. 주입에너지 -1kV, -3kV, -5kV와 1$\times$1015, 3$\times$1515의 dose로 주입된 실리콘 기판을 급속가열방식(RTP)을 사용하여 $600^{\circ}C$~110$0^{\circ}C$의 온도구간에서 10초와 30초로 열처리하여 도펀트의 활성화와 미세접합을 형성한 후 SIMS, four-point probe, Hall 측정, 그리고 FT-IR을 이용하여 플라즈마 이온주입된 도펀트의 거동과 활성화율을 관찰하였고 FT-IR과 TEM의 분석을 통하여 이온주입으로 인한 실리콘 기판의 손상을 고찰하였다. SIMS, four-point probe, Hall 측정, 그리고 FT-IR의 분석으로 열처리 온도의 증가에 따라 도펀트의 활성화율이 증가하였고, 이온주입 에너지와 dose 그리고 열처리 시간의 증가에 따라서 주입된 도펀트의 활성화는 증가하였다. 그리고 주입에너지와 dose 그리고 열처리 시간의 증가에 따라서 주입된 도펀트의 활성화는 증가하였다. 그리고 주입에너지와 dose를 증가시키면 접합깊이가 증가함을 관찰하였다. 이온주입으로 인한 기판손상의 분석을 광학적 방법인 FT-IR과 미세구조를 분석할 수 있는 TEM을 이용하여 분석하였다. 이온주입으로 인한 dislocation이나 EOR(End Of Range)과 같은 extended defect가 없었고, 이온주입으로 인한 비정질층도 없는 p+층을 얻을수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
• /
• pp.416-416
• /
• 2012

Eu이 도핑된 ZnS 나노선을 제작하여 온도변화에 따른 광발광 변화를 측정하였다. ESR 측정을 통하여 제작된 시료의 도펀트가 Eu2+ 상태임을 확인하였다. Au-catalyst와 Eu 도펀트 관련전이(Fig. 1, P2)와 표면 상태와 관련된 exciton (P1)의 온도변화에 대한 발광특성들이 100 meV 내외의 매우 큰 활성화 에너지를 가짐을 알 수 있었다. 이들 나노선들이 상온에서도 매우 강하게 발광하는 특성이 첨가된 도펀트와 강하게 관련이 있음을 알 수 있었으며, 이 실험을 통하여 Eu을 도핑한 ZnS 나노선들이 발광 소자로 이용 가능성함을 확인하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2006년도 제30회 학술논문발표회 초록집
• /
• pp.178-178
• /
• 2006

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
• /
• pp.374-374
• /
• 2012

반도체 소자의 크기가 100 nm 이하로 감소되면 통상적인 이온 주입 조건인 이온 에너지, 조사량 및 이온 주입 각도뿐만 아니라 Dose Rate 및 모재 온도가 Dopant Profile을 조절하는 데에 있어서 매우 중요한 인자로 작용한다. 본 연구에서는 Ribbon-beam 및 Spot-beam을 사용하여 활성화 열처리 후 Dopant Profile을 분석하였다. 이온 주입은 모든 시편에서 $BF_2$를 가속 에너지 10 keV 및 조사량 $2{\times}10^{15}/cm^2$로 고정하였다. 이온 주입 후 도펀트 활성화는 100% 질소 분위기 하에서 $850^{\circ}C$-30s 조건으로 RTA 열처리를 수행하였다. Boron 및 Fluorine의 Profile은 SIMS 분석을 통하여 구하였다. Spot-beam은 Ribbon-Beam에 비하여 Dose Rate 및 Cooling Efficiency가 높기 때문에 이온 주입 후 더욱 많은 양의 Primary-defect를 발생시키고 이에 따라 두꺼운 비정질 충을 형성한다. $BF_2$ 이온 주입 된 시편에서 B 및 F의 농도 Peak-height는 a/c 계면에 위치하는 것을 관찰하였다. 또한 B 및 F의 농도 Peak-height는 Silicon 모재의 온도가 증가할수록 증가하는 것을 관찰하였다. Silicon 모재의 온도가 증가함에 따라 Active-area의 면저항이 변화하지 않는 상태에서 Vt (Threshold Voltage)가 급격히 감소함을 관찰 하였다. 비정칠 층의 두께가 증가할수록 a/c 계면 하단에 잔존하는 Residual-defect의 양이 감소하고 이는 측면확산을 감소시키는 역할을 한다는 것이 관찰되었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 1999년도 제17회 학술발표회 논문개요집
• /
• pp.66-66
• /
• 1999

최근 들어 다결정 SiGe은 MOS(Metal-Oxide-Semiconductor)에서 기존에 사용되던 다결정 Si 공정과의 호환성 및 여러 장점으로 인하여 다결정 Si 대안으로 많은 연구가 진행되고 있다. 고농도로 도핑된 P type의 다결정 SiGe은 Ge의 함량에 따른 일함수의 조절과 낮은 비저항으로 submicrometer CMOS 공정에서 게이트 전극으로 이용하려는 연구가 진행되고 있으며, 55$0^{\circ}C$ 이하의 낮은 온도에서도 증착이 가능하고, 도펀트의 활성화도가 높아서 TFT(Thin Film Transistor)에서도 유용한 재료로 검토되고 있다. 현재까지 다결정 SiGe의 증착은 MBE, APCVD, RECVD. HV/LPCVD 등 다양한 방법으로 이루어지고 있다. 이중 HV/LPCVD 방법을 이용한 증착은 반도체 공정에서 게이트 전극, 유전체, 금속화 공정 등 다양한 공정에서 사용되고 있는 방법으로 현재 사용되고 있는 반도체 공정과의 호환성의 장점으로 다결정 SiGe 게이트 전극의 증착 공정에 적합하다고 할 수 있다. 본 연구에서는 HV/LPCVD 방법을 이용하여 게이트 전극으로의 활용을 위한 다결정 SiGe의 증착 메카니즘을 분석하고 Ex-situ implantation 후 열처리에 따라 나타나는 활성화 정도를 분석하였다. 도펀트를 첨가하지 않은 다결정 SiGe을 주성엔지니어링의 EUREKA 2000 장비를 이용하여, 1000$\AA$의 열산화막이 덮혀있는 8 in 웨이퍼에 증착하였다. 증착 온도는 55$0^{\circ}C$에서 6$25^{\circ}C$까지 변화를 주었으며, 증착압력은 1mtorr-4mtorr로 유지하였다. 낮은 증착압력으로 인한 증착속도의 감소를 방지하기 위하여 Si source로서 Si2H6를 사용하였으며, Ge의 Source는 수소로 희석된 10% GeH4와 100% GeH4를 사용하였다. 증착된 다결정 SiGe의 Ge 함량은 RBS, XPS로 분석하였으며, 증착된 박막의 두께는 Nanospec과 SEM으로 관찰하였다. 또한 Ge 함량 변화에 따른 morphology 관찰과 변화 관찰을 위하여 AFM, SEM, XRD를 이용하였으며, 이온주입후 열처리 온도에 따른 활성화 정도의 관찰을 위하여 4-point probe와 Hall measurement를 이용하였다. 증착된 다결정 SiGe의 두게를 nanospec과 SEM으로 분석한 결과 Gem이 함량이 적을 때는 높은 온도에서의 증착이 더 빠른 증착속도를 나타내었지만, Ge의 함량이 30% 되었을 때는 온도에 관계없이 일정한 것으로 나타났다. XRD 분석을 한 결과 Peak의 위치가 순수한 Si과 순수한 Ge 사이에 존재하는 것으로 나타났으며, ge 함량이 많아짐에 따라 순수한 Ge쪽으로 옮겨가는 경향을 보였다. SEM, ASFM으로 증착한 다결정 SiGe의 morphology 관찰결과 Ge 함량이 높은 박막의 입계가 다결정 Si의 입계에 비해 훨씬 큰 것으로 나타났으며 근 값도 증가하는 것으로 나타났다.

• 전기화학회지
• /
• 제8권1호
• /
• pp.24-31
• /
• 2005

Ion-Shower-Doping장비 및 $PH_/3M_2$혼합 가스를 사용하여 Phosphorous를 ELA방법으로 제조된 Poly-Si에 가속 전압 및 조사량을 변수로 이온 주입하였다. As-implanted된 시편의 결정도는 UV-transmittance spectroscopy를 사용하여 측정하였다. 이 때 UV-transmittance를 이용하여 측정한 값은 Raman spectroscopy를 이용해서 측정한 값과 서로 관련되어 있음을 알았다. 면 저항은 가속전압이 1kV에서 15kV까지 증가함에 따라 감소한다 그러나 가혹한 도핑조건하에서는 가속전압의 증가 시 면 저항이 증가한다. 이는 활성화 열처리 후 치유되지 않은 결함에 의해 전자가 포획되며 이에 따라 전하 운반자의 농도가 감소하는 때문이다. 활성화 열처리는 로열처리, RTA 열처리, ELA 열처리 등의 방법으로 수행하였고 열처리 방법에 따르는 도펀트의 활성화 및 결함의 회복의 거동을 연구하였다

• 마이크로전자및패키징학회지
• /
• 제21권4호
• /
• pp.41-44
• /
• 2014

본 연구에서는 $TiO_2$에 나이오븀 (Nb) 도펀트가 주입되었을 때의 활성화 에너지를 홀 효과 측정 시스템과 온도에 따른 photoluminescence (PL) 실험을 통하여 살펴보았다. Nb 이 도핑 된 n형 아나타제 $TiO_2$ 박막은 pulsed laser deposition (PLD) 기법으로 $SrTiO_3$기판에 성장되었다. 측정 결과, Nb 도너의 활성화 에너지 값은 홀 효과 측정에서는 14.52 meV, PL 측정에서는 6.72 meV로 다소 차이를 보였다. 이 결과는 기존의 어셉터 물질의 활성화 에너지들과는 차이를 나타내고 있으며, 향후 본 연구와 같은 shallow 도너 준위의 활성화 에너지 연구에 대한 더 많은 연구가 필요할 것으로 판단된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
• /
• pp.214.1-214.1
• /
• 2015

Thin-film transistors (TFTs)의 채널층으로 널리 쓰이는 indium-gallium-zinc oxide (IGZO)는 높은 전자 이동도(약 10 cm2/Vs)를 나타내며 유기 발광 다이오드디스플레이(OLED)와 대면적 액정 디스플레이(LCD)에 필수적으로 사용되고 있다. 하지만, 이러한 재료는 우수한 TFT의 채널층의 특성을 가지는 반면, ZnO 기반 재료이기 때문에 소자 구동에서의 안정성은 가장 큰 문제로 남아있다. 따라서 최근, IGZO layer의 특성을 향상시키기 위한 연구가 다양한 방법으로 시도되고 있다. IGZO의 조성비를 조절하여 전기적 특성을 최적화거나 IGZO layer의 조성 중 Ga을 다른 금속 메탈로 대체하는 연구도 이루어지고 있다. 그러나 IGZO에 미량의 도펀트를 첨가하여 박막 특성 변화를 관찰한 연구는 거의 진행되지 않고 있다. 산화물 TFTs의 전기적 특성과 안정성은 산소 함량에 영향을 많이 받는 것으로 알려져 있으며, 더욱이 TFT 채널층으로 쓰이는 IGZO 박막의 고유한 산소 공공은 디바이스 작동 중 열적으로 활성화 되어 이온화 상태가 될 때 소자의 안정성을 저하시키는 것이 문제점으로 지적되고 있다. 그러므로 본 연구에서는 낮은 전기 음성도(1.22)와 표준전극전위(-2.372 V)를 가지며 산소와의 높은 본드 엔탈피 값(719.6 kJ/mol)을 가짐으로써 산소 공공생성을 억제할 것으로 기대되는 yttrium을 IGZO의 도펀트로 도입하였다. 따라서 본 연구에서는 Y-IGZO의 박막 특성 변화를 관찰하고자 한다. 본 연구에서는 magnetron co-sputtering법으로 IGZO 타깃(DC)과 Y2O3 타깃(RF)를 이용하여 기판 가열 없이 동시 방전을 이용해 non-alkali glass 기판 위에 증착 하였다. IGZO 타깃은 DC power 110 W으로 고정하였으며 Y2O3 타깃에는 RF Power를 50 W에서 110 W까지 증가시키면서 Y 도핑량을 조절하였다. Working pressure는 고 순도 Ar을 20 sccm 주입하여 0.7 Pa로 고정하였다. 모든 실험은 $50{\times}50mm$ 기판 위에 총 두께 $50nm{\pm}2$ 박막을 증착 하였으며, 그 함량에 따른 전기적 특성 및 광학적 특성을 살펴보았다. 또한, IGZO 박막 제조 시 박막의 안정화를 위해 열처리과정은 필수적이다. 하지만 본 연구에서는 열처리를 진행하지 않고 Y-IGZO의 안정성 개선 여부를 보기 위하여 20일 동안 상온에서 방치하여 그 전기적 특성변화를 관찰하였다. 나아가 Y-IGZO 채널 층을 갖는 TFT 소자를 제조하여 소자 구동 특성을 관찰 하였다. Y2O3 타깃에 가해지는 RF Power가 70 W 일 때 Y-IGZO박막은 IGZO박막과 비교하여 상대적으로 캐리어 밀도는 낮은 반면 이동도는 높은 최적 특성을 얻을 수 있었다. 상온방치 결과 Y-IGZO박막은 IGZO박막에 비해 전기적 특성 변화 폭이 적었으며 이것은 Y 도펀트에 의한 안정성 개선의 결과로 예상된다. 투과도는 Y 도핑에 의하여 약 1.6 % 정도 상승하였으며 밴드 갭 내에서 결함 준위로 작용하는 산소공공의 억제로 인한 결과로 판단된다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
• /
• 한국전기전자재료학회 2005년도 춘계학술대회 논문집 디스플레이 광소자 분야
• /
• pp.76-79
• /
• 2005

$Nd:YVO_4$ 연속발진 레이저(CW laser:Continuous wave laser)로 제작한 다결정 실리콘 박막의 이온도핑 효과를 조사하였다. PECVD로 증착한 비정질 실리콘 박막을 CW 레이저를 조사하여 결정화한 후 $B_2H_6$ 플라즈마 이온 도즈량을 변화시켜 이온 도핑을 하고 급속열처리 방법과 퍼니스 어닐링 방법으로 도펀트 활성화를 하였다. 이온 도핑된 CW 다결정 실리콘 박막의 이온 도즈량에 따른 판저항 변화를 비교하고, 급속열처리(RTA: Rapid Thermal Annealing)와 퍼니스 어닐링(FA: Furnace Annealing) 전후의 결정성 변화를 라만 스펙트럼(Raman spectrum) 을 통하여 분석하였다. 이온 도즈량이 증가함에 따라 판저항은 감소하고, 어닐링 후 이온 도핑에 의해 손상된 박막이 복원됨을 확인 할 수 있다.