비정질 실리콘 박막의 알루미늄 직접 가열 유도 결정화 공정

Abstract

본 연구에서는 새로운 알루미늄 유도 결정화 공정을 제안하였다. 알루미늄 박막에 직접 3 A 의 정전류를 인가하여 1 cm × 1 cm 넓이의 두께 200 nm 비정질 실리콘 박막을 수십 초 내에 결정화하는 방법이다. 결정화된 다결정 실리콘 박막은 520 cm-1 에서의 라만 분광 피크를 통해 확인할 수 있었다. 공정후, 알루미늄이 식각된 다결정 실리콘 박막은 다공성 구조임을 SEM 을 통하여 확인할 수 있었다. 또한, 이차이온질량분석(secondary ion mass spectroscopy)에서 알루미늄 농도가 1021 cm-3 으로 헤비 도핑된 것을 확인 할 수 있었으며, 실시간으로 측정된 열화상 카메라의 결과를 통해 결정화는 820 K 근처에서 일어나는 것을 확인할 수 있었다.

In this research, a novel direct-aluminum-heating-induced crystallization method was developed for the purpose of application to solar cells. By applying a constant current of 3 A to an aluminum thin film, a 200-nm-thick amorphous silicon (a-Si) thin film with a size of 1 cm × 1 cm can be crystallized into a polycrystalline silicon (poly-Si) thin film within a few tens of seconds. The Raman spectrum analysis shows a peak of 520 cm-1, which verifies the presence of poly-Si. After removing the aluminum layer, the poly-Si thin film was found to be porous. SIMS analysis showed that the porous poly-Si thin film was heavily p-doped with a doping concentration of 1021 cm -3. Thermal imaging shows that the crystallization from a-Si to poly-Si occurred at a temperature of around 820 K.