본 논문은 기가 SRAM급 이상의 초고집적을- 위한 0.1$\mu\textrm{m}$의 설계치수를 갖는 MOSFET의 게이트 영역에서 활성 부분의 면저항을 감소시키기 위해 n영역으로 비소를 이온 주입하였다. 어닐링은 급속 열처리 공정 방법과 엑시머 레이져 어닐링 방법을 이용하였으며, 극히 얕은 접합의 형성이 가능하였다. 얕은 접합 형성 깊이는 10~20nm이며, 비소의 주입량은 2$\times$$10^{14}$$\textrm{cm}^2$이고, 레이져는 엑시머이며 소스는 KrF로 파장은 248mm로 어닐링 하였다. 극히 얕은 P/N$^{+}$ 접합 깊이가 15nm이며, 이때 1k$\Omega$/$\square$의 낮은 면저항 특성을 갖는 결과가 나타났다.
We have characterized XeCl excimer-laser-induced crystallization of thin amorphous silicon films deposited by PECVD (${\alpha}-Si:H$) and LPCVD(${\alpha}-Si$). The electrical and optical properties and surface roughness of crystallized thin films have been measured. The dc conductivities, crystallinity and surface roughness of the films increased as the laser energy density and shot density were increased. Also, we have investigated the effects of 2-step annealing employing SPC and ELA. The properties of 2-step annealed films were better than those of films annealed by ELA only.
한국정보디스플레이학회 2003년도 International Meeting on Information Display
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pp.630-633
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2003
Integrating the driver circuitry directly onto the glass substrate would be one of the advantages of polycrystalline Si (poly-Si) TFT-(LCD). Low-temperature poly-Si TFT(LTPS) is well-suited for higher-definition display applications due to its intrinsically superior electrical characteristics. In order to improve LTPS electrical characteristics, currently the excimer laser-induced crystallization (ELC) processes and sequential lateral solidification method were developed. Grain size of the poly-Si is mainly affected by beam pitch and energy density. Key parameter for making a larger poly-Si using excimer laser annealing(ELA) and increasing a throughput is due to increase in beam pitch and energy density to a certain degree. Furthermore, thin $SiO_{2}$ capping is effective to suppress the protrusion of the poly-Si thin films and to reduce the interface state density. From the ELA process, we are able to control grain size by varying different parameters such as number of shots and energy density.
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
최근 FPD (Flat Pannel Display) 시장이 커짐에 따라 고효율, 저비용 제작 공정이 화두로 떠오르고 있다. ELA (Excimer Laser Annenling)을 이용한 LTPS (Low Temperature Poly Silicon) 공정은 mobility와 전류 점멸비 등에서 장점을 가지지만, 고비용, 대면적과 short-range에서 uniformity가 어렵다는 단점이 있다. 이를 극복하기 위한 방법으로 dLTA (diode Laser Thermal Annealing) 공정에 대한 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 Flexible Display을 만들기 위한 방법으로 dLTA 공정을 진행하였다. 이 방법은 PI (Poly imide) 기판 위에 a-Si을 ICP CVD로 증착시킨 후, Diode Laser (980 nm)를 이용한 annealing을 통하여 a-Si이 poly-Si으로 결정화가 되는 것을 확인하였고, 에너지 조사량에 따른 grain boundary와 grain size을 통하여 비교 분석하였다. 실험 결과 ELA 공정을 이용한 것과 버금가는 실험 결과를 얻을 수 있었다.
본 논문은 유기물로 이루어진 폴리머 기판상에 저온 다결정 실리콘 박막트랜지스터 제조방법에 대해 연구하였다. 먼저, 폴리머 기판에 화학증착방식으로 비결정 실리콘 박막을 증착하였고, 열처리 장치인 퍼니스로 탈수소 및 활성화 공정을 430도에서 2시간동안 진행하였다. 이후 엑시머 레이저를 이용하여 결정화를 진행하여 다결정 실리콘 반도체 막을 제조하였다. 이 박막은 박막트랜지스터 제작을 위한 활성층으로 사용하였다. 제작된 p형 박막트랜지스터는 이동도 $77cm^2/V{\cdot}s$, on/off 전류비는 $10^7$이상의 동작특성을 보였고, 이는 결정화된 박막내부에 결함 농도가 낮음을 의미한다. 이 결과로 유기물 기판상에 엑시머 레이저로 형성된 다결정 실리콘으로 제작된 전자소자는 플렉서블 AMOLED 디스플레이 회로 형성에 최적의 기술임을 알 수 있다.
본 논문에서는 ELA(excimer laser annealing) 및 SMC(silicide mediated crystallization) 공정으로 제작된 다결정 실리콘 TFT-LCD(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display) 화소의 전기적 특성을 Spice회로 시뮬레이션을 통해 비교 분석하였다. 복잡한 TFT-LCD 어레이 (array) 회로의 전기적 특성 분석을 위하여 GUI(Graphic User Interface) 방식으로 손쉽게 복잡한 회로를 구성할 수 있는 PSpice에 AIM-Spice의 다결정 실리콘 박막 트랜지스터 소자 모델을 이식하고, AIM-Spice의 변수 추출법을 개선 체계화하였으며 ELA 및 SMC공정으로 각기 제작된 다결정 실리콘 박막트랜지스터에 적용하여 단위 화소 및 라인 RC 지연을 고려한 화소 특성을 비교 분석하였다. 비교 결과 ELA 다결정 실리콘 박막 트랜지스터 소자가 SMC에 비해 TFT-LCD의 화소 충전 시간 및 킥백(kickback) 전압 특성이 모두 우수하게 나타남을 확인하였다.
플라스틱 기판 위에 유도 결합 플라즈마 화학적 기상 증착장치 (Inductively Coupled Plasma Chemicai Vapor Deposition, ICP-CVD) 를 사용하여 실리콘 산화막 ($SiO_2$)을 증착하고, 엑시머레이저 어널링 (Excimer Laser Annealing, ELA) 과 $N_{2}O$ 플라즈마 전처리를 통해, 전기용량-전압(Capacitance-Voltage, C-V) 특성과 항복 전압장 (Breakdown Voltage Field) 과 같은 전기적 특성을 개선시켰다. 에너지 밀도 $250\;mJ/cm^2$ 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. $N_{2}O$ 플라즈마 전처리를 통해 항복 전압장은 6MV/cm 에서 9 MV/cm 으로 향상된다. 엑시머 레이저 어닐링과 $N_{2}O$ 플라즈마 전처리를 통해 평탄 전압은 -9V 에서 -1.8V 로 향상되고, 유효 전하 밀도 (Effective Charge Density) 는 $400^{\circ}C$에서 TEOS 실리콘 산화막을 증착하는 경우의 유효 전하 밀도 수준까지 감소한다.
ONO(Oxide-Nitride-Oxide)구조는 기억소자의 전하보유 능력을 향상시키기 위해 도입된 게이트 절연막이다. 본 연구에서는 ELA(Excimer Laser Annealing)방법으로 비정질 실리콘을 결정화 시켜서 그 위에 NVM(Nonvolatile Memory)소자를 만들어 전기적 특성을 측정하여 결과를 나타내었다. 실험 결과 같은 크기의 $V_D$에서 $V_G$를 조절함으로써 $I_D$의 크기를 조절할 수 있었다. $V_G-I_D$ Graph에서는 $I_{on}$과 $I_{off}$, 그리고 Threshold Voltage를 알 수 있었다. $I_{on}/I_{off}$ Ratio는 $10^3-10^4$이다. $V_G-I_D$ Graph에서는 게이트에 인가하는 Bias의 양을 통해서 Threshold Voltage의 크기를 조절할 수 있었다. 이는 Trap되는 Charge의 양을 임의로 조절할 수 있다는 것을 의미하며, 이러한 Programming과 Erasing의 특성을 이용하여 기억소자로서의 역할을 수행하게 된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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