Thin Film Transistor(TFTs) were fabricated from poly-Si crystallized by a two-step annealing process on glass substrates. The combination of low-temperature(500$^{\circ}C$) Metal-Induced Lateral Crystallization(MILC) furnace annealing and high -temperature (700$^{\circ}C$) rapid thermal annealing leads to the improvement of the material quality The TFTs measured with this two-step annealing material exhibit better characteristics than those obtained by using conventional MILC furnace annealing.
본 연구에서는 저 에너지 이온 주입과 이중 열처리를 통하여 박막 $p^+-n$ 접합을 형성하였고, 보론 확산 모델을 가지고 새로운 시뮬레이터를 설계하여 이온 주입과 열처리 후의 보론 분포를 재현하였다. $BF_2$ 이온을 가지고 실리콘 기판에 저 에너지 이온 주입을 하였고, 이후 RTA(Rapid Thermal Annealing)와 FA(Furnace Annealing)를 통하여 열처리 과정을 수행하였다. 시뮬레이션을 위한 확산 모델은 점결함의 생성과 재결합, BI 쌍의 생성, 보론의 활성화와 침전 현상 등을 고려하였다. FA+RTA 열처리가 RTA+FA 보다 면저항 측면의 접합 특성에서 우수한 결과를 나타내었고, 시뮬레이터에서도 동일한 결과를 나타내었다. 따라서 본 연구를 통하여 박막접합을 형성할 때 열적 효율성을 고려하면 제안된 확산 시뮬레이터와 FA+RTA 공정 방법의 유용성을 기대할 수 있다.
낮은 에너지의 보론 이온을 선비정질화된 실리콘 기판과 단결정 기판에 이온 주입하여 0.2μm 정도의 접합 깊이를 갖는 박막의 P/sup +/-n 접합을 형성하였다 이온주입에 의한 결정결함의 제거 및 주입된 보론 이온의 활성화를 위해 급속 열처리기를 이용하였으며, BPSC(bore-phosphosilicate glass)를 흐르도록 하기 위해 노 열처리를 도입하였다. 선비정질화 이온주입은 45keV, 3×10/sup 14/cm/sup -2/ Ge 이온을 사용하였으며, p형 불순물로는 BF2 이온을 20keV, 2×10/sup 15/cm /sup -2/로 이온주입 하였다. 급속 열처리와 노 열처리 조건은 각각 1000。C/ 10초와 850。C/4O분이었다. 형성된 접합의 접합깊이는 SIMS와 ASR로 측정하였으며, 4-point probe로 면 저항을 측정하였다. 또한 전기적인 특성은 다이오드에 역방향 전압을 인가하여 측정된 누설전류로 분석하였다. 측정 결과를 살펴보면, 급속 열처리만을 수행하여도 양호한 접합 특성을 나타내나, 급속 열처리와 노 열처리를 함께 고려해야 할 경우에는 노 열처리 후에 급속 열처리를 수행하는 공정이 급속 열처리 후에 노 열처리를 수행하는 경우보다 더 우수한 박막 접합 특성을 나타내었다.
본 논문에서는 선비정질화, 저에너지 이온 주입, 이중 열처리 공정을 이용하여 p/sup +/-n 박막 접합을 형성하였다. Ge 이온을 이용하여 결정 Si 기판을 선비정질화하였다. 선비정질화된 시편과 결정 기판에 p-형 불순물인 BF₂이온을 주입하여 접합을 형성하였다. 열처리는 급속 열처리 (RTA : rapid thermal anneal) 방법과 850℃의 노 열처리 (FA : furnace anneal) 방법을 병행하였다. 두 단계의 이중 열처리 방법으로 네 가지 조건을 사용하였는데, 이는 RTA(750℃/10초)+Ft, FA+RTA(750℃/10초), RTA(1000℃/10초)+F4 FA+RTA(1000℃/10초)이다. Ge 선비정질화를 통하여 시편의 접합 깊이를 감소시킬 수 있었다. RTA 온도가 1000℃인 경우에는 RTA보다는 FA를 먼저 수행하는 것이 접합 깊이(x/sub j/), 면저항(R/sub s/), R/sub s/ x/sub j/, 누설 전류 등의 모든 면에서 유리함을 알 수 있었다.
MPB 조성영역인 Zr/Ti=52/48의 composite ceramic target을 사용하여 RF magnetron sputtering 방법으로 기판온도 약 30$0^{\circ}C$에서 RZT 박막을 Pt/Ti/Si 기판위에 증착시켰다. 안정상인 perovskite 구조를 형성시키기 위하여 PbO분위기에서 furnace annealing 과 Repid thermal annealing을 실시하여 열처리 방법에 따른 상형성 및 계면반응과 그에 따른 전기적 특성을 고찰 하였다. Pt 의 두께가 250$\AA$인 경우 furnace annealing 시 $650^{\circ}C$에서 perouskite 상이 형성되었으나 Pt층이 산소의 확산을 방지하지 못하여 상부의 Ti 층이 TiOx로 변태하였으며 하부의 Ti는 Si 과 반응하여 Ti-silicide 롤 변태하였다. 또한 75$0^{\circ}C$,60sec 인 경우 Pt 층의 응집화가 관찰되어 하부전극으로서 적용이 적절하지 못하다. 급속열처리를 실시한 경우에도 마찬가지로 Ti 층이 TiOx 와 silicide 층으로 변태되었다. Pt의 두께가 1000$\AA$인 경우에도 250$\AA$와는 달리 RTA 시 (III)방향으로 Furace annealing 시(001)방향으로 우선 성장하였다. 이는 Ti(001), P(111),PZT(111)면의 lattic mismatch 가 매우 작은데다 RTA 시 계면반응이 거의발생하지 않아 PZT 박막이 (111) 방향으로 우선 성장한 것으로 보인다. Furnace annealing 경우는 심한 계면반응이 발생하여 Pt층에 어느 정도 영향을 주었기 때문에 우선성장 방향이 바뀌었다구 생각한다.
The microstructure of 95wt.%Pb/5wt.%Sn and 63wt.%Sn/37wt.%Pb solders for flip chip bonding process has been characterized. Solders were deposited by thermal evaporation and reflowed in the conventional furnace or by rapid thermal annealing(RTA) process. As-deposited films show columnar structure. The microstructure of furnace cooled 63Sn/37Pb solder shows typical lamellar form, but that of RTA treated solder has the structure showing an uniform dispersion of Pb-rich phase in Sn matrix. The grain size of 95Pb/5Sn solder reflowed in the furnace is about $5\mu\textrm{m}$, but the grain size of RTA treated solder is too small to be observed. The microstructure in 63Sn/37Pb solder bump shows the segregation of Pb phase in the Sn rich matrix regardless of reflowing method. The 63Sn/37Pb solder bump formed by RTA process shows more uniform microstructure. These result are related to the heat dissipation in the solder bump.
It is of importance to know that the bonding strength and interfacial stress of SOI wafer pairs to meet with mechanical and thermal stresses during process. We fabricated Si/2000$\AA$-SiO$_2$ ∥ 2000$\AA$-SiO$_2$/Si SOI wafer pairs with electric furnace annealing, rapid thermal annealing (RTA), and fast linear annealing (FLA), respectively, by varying the annealing temperatures at a given annealing process. Bonding strength and interfacial stress were measured by a razor blade crack opening method and a laser curvature characterization method, respectively. All the annealing process induced the tensile thermal stresses. Electrical furnace annealing achieved the maximum bonding strength at $1000^{\circ}C$-2 hr anneal, while it produced constant thermal tensile stress by $1000^{\circ}C$. RTA showed very small bonding strength due to premating failure during annealing. FLA showed enough bonding strength at $500^{\circ}C$, however large thermal tensile stress were induced. We confirmed that premated wafer pairs should have appropriate compressive interfacial stress to compensate the thermal tensile stress during a given annealing process.
We have fabricated poly-Si TFTs by two-step crystallizaton. Poly-Si films have been prepared by furnace annealing(FA) and rapid thermal annealing(RTA) followed by subsequent the post-annealing, excimer laser annealing. The measured crystallinity of RTA and FA annealed poly-Si film is 77% and 68.5%, respectively. For two-step annealed poly-Si film, the crystallinity has been drastically to 87.7% and 86.3%. The RMS surface roughness from AFM results have been improved from 56.3${\AA}$ to 33.5${\AA}$ after post annealing. The measured transfer characteristics of the two-step annealed poly-Si TFTs have been improved significantly for the both FA-ELA and RTA-ELA. Leakage currents of two-step annealed poly-Si TFTs are lower than that of the devices by FA and RTA. From these results, we can describe the fact that the intra-grain defects has been cured drastically by the post-annealing.
Shallow $p^+-n$ junctions were formed by ion implantation and dual-step annealing processes. The dopant implantation was performed into the crystalline substrates using BF$_2$ ions. The annealing was performed with a rapid thermal processor and a furnace. FA+RTA annealing sequence exhibited better junction characteristics than RTA+FA thermal cycle from the viewpoint of junction depth and sheet resistance. A new simulator is designed to model boron diffusion in silicon. The model which is used in this simulator takes into account nonequilibrium diffusion, reactions of point defects, and defect-dopant pairs considering their charge states, and the dopant inactivation by introducing a boron clustering reaction. Using initial conditions and boundary conditions, coupled diffusion equations are solved successfully. The simulator reproduced experimental data successfully.
We prepared SOI(silicon-on-insulator) wafer pairs of Si II SiO$_2$/Si$_3$N$_4$ II Si using wafer direct bonding with an electric furnace annealing(EFA), a fast linear annealing(FLA), and a rapid thermal annealing(RTA), respectively, by varying the annealing temperatures at a given annealing process. We measured the bonding area and the bonding strength with processes. EFA and FLA showed almost identical bonding area and theoretical bonding strength at the elevated temperature. RTA was not bonded at all due to warpage, We report that FLA process was superior to other annealing processes in aspects of surface temperature, annealing time, and bonding strength.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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