Superstrate pin amorphous silicon thin-film (a-Si:H) solar cells are prepared on $SnO_2:F$ and ZnO:Al transparent conducting oxides (TCO) In order to see the effect of TCO/P-layers on a-Si:H solar cell operation. The solar cells prepared on textured ZnO:Al have higher open circuit voltage $V_{oc}$ than cells prepared on $SnO_2:F$. Presence of thin microcrystalline p-type silicon layer $({\mu}c-Si:H)$ between ZnO:Al and p a-SiC:H plays a major role by causing improvement in fill factor as well as $V_{oc}$, of a-Si:H solar cells prepared on ZnO:Al TCO. Without any treatment of pi interface, we could obtain high $V_{oc}$, of 994mv while keeping fill factor (72.7%) and short circuit current density $J_{sc}$ at the same level as for the cells on $SnO_2:F$ TCO. This high $V_{oc}$ value can be attributed to modification in the current transport in this region due to creation of a potential barrier.
저굴절 재료인 F-doped SiOC : H 박막을 Si 웨이퍼와 유리기판위에 rf power, 기판온도, 그리고 가스유량($SiH_4,\;CF_4$ and $N_2O$)을 변수로 하여 PECVD법으로 증착하였다. 기판 온도와 rf power증가에 따라 F-doped SiOC : H 박막의 굴절률은 감소하는 경향을 보였다. $N_2O$ 가스 유량이 감소함에 따라 증착된 박막의 굴절률은 감소하였으며, rf power가 180W 기판온도 $100^{\circ}C$, 그리고 $N_2O$ 가스를 첨가하지 않은 조건에서 증착한 박막은 최소 굴절률인 1.3778을 갖는 것을 알 수 있었다. Rf power 60W에서 180W로 증가시킴에 따라 증착된 박막의 불소 함량은 1.9at%에서 2.4at%로 증가하였으며 이러한 이유로 박막의 굴절률은 감소하는 경향을 나타냈다.
SiOC 박막은 산소와 bistrimethylsilylmethane 전구체를 사용하여 CVD방법을 이용하여 만들었다. 유량비에 따라서 유기물, 하이브리드 그리고 무기물 특성의 3가지 특성으로 분류되어지는데 유기물의 특성을 지니는 박막에서 기공이 생성되었다 기공의 생성은 유전상수가 낮아지는 효과가 있으며, 본 연구에서는 기공이 형성되는 유기물 특성의 SiOC 박막내의 기공율을 Maxwell-Garnett 등식을 이용하여 계산하였다. 박막의 기공율은 IR분포에서 blue shift특성을 가지며, 기공율이 증가할수록 유전상수는 감소하였다.
In order to meet the requirements of faster speed and higher packing density for devices in the field of semiconductor manufacturing, the development of Cu/Low k device material is explored for use in multi-layer interconnection. SiOC(-H) thin films containing alkylgroup are considered the most promising among all the other low k candidate materials for Cu interconnection, which materials are intended to replace conventional Al wiring. Their promising character is due to their thermal and mechanical properties, which are superior to those of organic materials such as porous $SiO_2$, SiOF, polyimides, and poly (arylene ether). SiOC(-H) thin films containing alkylgroup are generally prepared by PECVD method using trimethoxysilane as precursor. Nano voids in the film originating from the sterichindrance of alkylgroup lower the dielectric constant of the film. In this study, methyltriphenylsilane containing bulky substitute was prepared and characterized by using NMR, single-crystal X-ray, GC-MS, GPC, FT-IR and TGA analyses. Solid-state NMR is utilized to investigate the insoluble samples and the chemical shift of $^{29}Si$. X-ray single crystal results confirm that methyltriphenylsilane is composed of one Si molecule, three phenyl rings and one methyl molecule. When methyltriphenylsilane decomposes, it produces radicals such as phenyl, diphenyl, phenylsilane, diphenylsilane, triphenylsilane, etc. From the analytical data, methyltriphenylsilane was found to be very efficient as a CVD or PECVD precursor.
본 연구는 SiOC 박막의 비정질 정도와 유전상수와의 상관성에 관하여 정리하고 있다. 고밀도 플라즈마 CVD 방법에 의해 증착된 SiOC 박막은 bistrimethyl- silylmethane와 산소가 혼합된 개스 소스의 유량비를 다르게 하였다. 증착된 박막과 $400^{\circ}C$ 열처리된 박막은 XRD분석방법을 적용하여 비정질도를 유추하였다. 적량분석을 위해서 각 시료들의 회절패턴을 푸리에 해석에 의해 동경분포함수로 변환하고 비교하였다. 열처리한 박막의 비정질도는 증착한 박막에 비하여 결정도가 높았다. 유량비에 따라서 유전상수가 변하였으며, 유전상수는 열처리 후 비정질도가 가장 큰 박막에서 가장 낮게 나타났다.
디스플레이를 위한 반도체 절연막으로 적합한 SiOC 박막의 특성을 살펴보기 위해서 스퍼터를 이용한 SiOC 박막을 증착하고 전기적인 특성을 조사하였다. SiOC 박막의 절연성은 열처리 온도에 따라서도 달라졌으며, 100도에서 열처리한 박막의 두께는 증가하고 굴절률은 감소하였으며, XRD의 비정질 특성이 높아지고, 커패시턴스의 감소와 누설전류가 감소하는 특성이 관찰되었다. SiOC 박막의 누설전류 감소의 특성은 절연막으로서의 특성이 개선되고 있다는 것을 의미하며, 두께의 증가현상 또한 누설전류가 감소할 수 있는 조건을 잘 만들고 있었다. 분극의 감소에 의한 비정질의 특성은 SiOC박막을 구성하고 있는 원자 간의 배열이 불규칙적으로 변하고 원자 사이의 결합길이가 최대한 길어지면서 이루어졌기 때문이며, 따라서 두께가 증가하였다. 100도에서 열처리 한 박막에서 두께가 증가하였으며, 누설전류가 감소하였다. 스퍼터에 의한 SiOC 박막의 100도 온도에 의한 극적인 누설전류의 감소는 저온공정이 필수적인 디스플레이용 반도체소자에서 적합한 절연막 임을 확인할 수 있었다.
본 연구는 산화물반도체트랜지스터의 터널링 현상을 살펴보기 위해서 게이트 절연막으로서 SiOC 박막을 사용하고 채널층으로 IGZO를 이용하여 트랜지스터를 제작 하였다. SiOC 박막은 분극이 작아질수록 비정질특성이 우수해지면서 절연특성이 좋아진다. SiOC 게이트 절연막과 채널 층 사이의 계면에 존재하는 접합특성은 SiOC의 분극특성에 따라서 달려졌다. 드레인소스 전류($I_{DS}$)와 게이트소스 전압($V_{GS}$)의 전달특성은 분극이 낮은 SiOC를 사용할 경우 양방향성 전달특성이 나타나고 분극이 높은 SiOC 게이트 절연막을 사용할 경우 단방향성 전달 특성이 나타났다. 터널링에 의한 양방향성 트랜지스터의 경우 바이어스 인가 전압이 낮은 ${\pm}1V$의 영역에서 쇼키접합을 나타냈었지만 트래핑효과에 의한 단방향성 트랜지스터의 경우 오믹접합 특성을 나타내었다. 특히 양방향성 트랜지스터의 경우 터널링 현상에 의하여 on/off 스위칭 특성이 개선되었다.
Transactions on Electrical and Electronic Materials
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제13권2호
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pp.69-72
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2012
In this study, deposition of low-dielectric constant SiOC(H) films by conventional plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD) were investigated through various characterization techniques. The results show that, with an increase in the plasma power density, the relative dielectric constant (k) of the deposited films decreases whereas the refractive index increases. This is mainly due to the incorporation of organic molecules with $CH_3$ group into the Si-O-Si cage structure. It is as confirmed by FT-IR measurements in which the absorption peak at 1,129 $cm^{-1}$ corresponding to Si-O-Si cage structure increases with power plasma density. Electrical characterization reveals that even after fast thermal annealing process, the leakage current density of the deposited films is in the order of $10^{-11}$ A/cm at 1.5 MV/cm. The reliability of the SiOC(H) film is also further characterized by using BTS test.
Superstrate pin amorphous silicon thin-film(a-Si:H) solar cells are prepared on $SnO_2:F$ and ZnO:Al transparent conducting oxides(TCO) in order to see the effect of TCO/p-layers on a-Si:H solar cell operation. The solar cells prepared on textured ZnO:Al have higher open circuit voltage VOC than cells prepared on $SnO_2:F$. Presence of thin microcrystalline p-type silicon layer(${\mu}c-Si:H$) between ZnO:Al and p a-SiC:H plays a major role by causing improvement in fill factor as well as $V_{OC}$ of a-Si:H solar cells prepared on ZnO:Al TCO. Without any treatment of pi interface, we could obtain high $V_{OC}$ of 994mV while keeping fill factor(72.7%) and short circuit current density $J_{SC}$ at the same level as for the cells on $SnO_2:F$ TCO. This high $V_{OC}$ value can be attributed to modification in the current transport in this region due to creation of a potential barrier.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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