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KR102712378B1 - Single crystal growth method of Si group materials - Google Patents

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KR102712378B1
KR102712378B1 KR1020210170681A KR20210170681A KR102712378B1 KR 102712378 B1 KR102712378 B1 KR 102712378B1 KR 1020210170681 A KR1020210170681 A KR 1020210170681A KR 20210170681 A KR20210170681 A KR 20210170681A KR 102712378 B1 KR102712378 B1 KR 102712378B1
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최리노
백종연
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인하대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 산화마그네슘 기판과 라인 빔(line beam)을 이용하여 산화마그네슘 상에서 실리콘계 물질을 재결정화 하여 단결정 실리콘계 물질을 성장시키는 방법에 관한 것으로, 상기 실리콘계 물질의 단결정 성장방법은 라인 빔 형태의 레이저를 조사함으로써 단결정 실리콘계 물질을 저온에서 재결정화 할 수 있고, 기판과 상이한 물질도 에피택시얼 성장을 통해 단결정으로 형성할 수 있다.The present invention relates to a method for growing a single crystal silicon-based material by recrystallizing a silicon-based material on magnesium oxide using a magnesium oxide substrate and a line beam. The method for growing a single crystal of a silicon-based material can recrystallize a single crystal silicon-based material at a low temperature by irradiating a laser in the form of a line beam, and can also form a single crystal of a material different from the substrate through epitaxial growth.

Description

실리콘계 물질의 단결정 성장방법{Single crystal growth method of Si group materials}Single crystal growth method of Si group materials

본 발명은 산화마그네슘 기판과 라인 빔(line beam)을 이용하여 산화마그네슘 상에서 비정질의 실리콘계 물질을 재결정화 하여 단결정 실리콘계 물질을 성장시키는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for growing a single crystal silicon-based material by recrystallizing an amorphous silicon-based material on magnesium oxide using a magnesium oxide substrate and a line beam.

반도체소자, 디스플레이, 태양전지, 센서 등에 이용되는 소자의 성능은 반도체 Active 층에 의해 결정된다. 기존의 실리콘 기반 Complement Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect-Transistor (CMOS) 의 소자 반도체 Active 층은 다결정 실리콘을 고열(>1400 ℃)로 녹여 액체상태로 만든 뒤, 단결정 실리콘 Seed를 접촉시켜 Seed 방향으로 성장한 잉곳을 잘라서 기판으로 사용하는 초크랄스키법이나, 기판 방향과 동일하게 성장하는 Homogeneous Epitaxy 박막 성장법으로 형성한다. 이렇게 형성된 단결정 실리콘은 매우 균일하고 우수한 특성을 가지고 있다. 또, 디스플레이와 같이 실리콘 기판이 아닌 다른 기판위에 저온 공정으로 소자를 형성하는 경우, 비정질 실리콘에 금속 이온을 이용한 재결정화(Re-crystallization) 유도 방법, Excimer 레이저 어닐링을 이용해 다결정 실리콘으로 재결정화 시키는 Low Temperature Poly Silicon (LTPS) 방법이나 InGaZnO(IGZO), SnO 등의 산화물 반도체를 활성층으로 사용하고 있다. The performance of devices used in semiconductor devices, displays, solar cells, sensors, etc. is determined by the semiconductor active layer. The semiconductor active layer of the existing silicon-based Complement Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect-Transistor (CMOS) device is formed by melting polycrystalline silicon at high temperature (>1400 ℃) to make it liquid, then contacting a single-crystal silicon seed and cutting the ingot grown in the direction of the seed and using it as a substrate, or the Homogeneous Epitaxy thin film growth method in which it grows in the same direction as the substrate. The single-crystal silicon formed in this way is very uniform and has excellent characteristics. In addition, when forming devices on substrates other than silicon, such as displays, through a low-temperature process, a method of inducing recrystallization of amorphous silicon using metal ions, a Low Temperature Poly Silicon (LTPS) method that recrystallizes polycrystalline silicon using excimer laser annealing, or oxide semiconductors such as InGaZnO (IGZO) and SnO are used as the active layer.

하지만, 초크랄스키법은 600 ℃ 이상 고온에서 공정을 진행해야 하므로 하부층 열화 현상에 민감한 3D 집적 반도체소자, 평판 디스플레이, 태양전지 등의 저온 Active 층 형성에는 적합하지 않고, Homogeneous Epitaxy 박막 성장 방법은 기판과 동일한 물질만 Epitaxy 성장이 가능한 제약이 있다.However, since the Czochralski method must be performed at a high temperature of 600℃ or higher, it is not suitable for forming low-temperature active layers in 3D integrated semiconductor devices, flat panel displays, solar cells, etc., which are sensitive to lower layer degradation, and the Homogeneous Epitaxy thin film growth method has a limitation that epitaxy growth is only possible on the same material as the substrate.

웨이퍼 본딩 기술은 하부층 표면 거칠기에 따른 수율 저하, 후속 공정에 의한 상부 Active 층의 접착력이 감소하는 문제가 발생한다. 또한 비정질 실리콘을 재결정화 시키는 Metal-induced Crystallization 기술은 금속 이온에 의한 오염 때문에 소자 성능 저하와 Grain 크기의 성장 한계가 존재하고, Gaussian energy profile 레이저를 이용한 다결정 실리콘 재결정화 기술은 Melting & Re-growth 로 형성된 다결정 실리콘의 성능이 단결정에 비해 매우 떨어지고, 소자 간 균일한 성능을 구현하지 못한다.Wafer bonding technology has problems such as reduced yield due to surface roughness of the lower layer and reduced adhesion of the upper active layer due to subsequent processes. In addition, Metal-induced Crystallization technology that recrystallizes amorphous silicon has limitations in grain size growth and reduced device performance due to contamination by metal ions, and polycrystalline silicon recrystallization technology using Gaussian energy profile laser has poor performance of polycrystalline silicon formed by melting & re-growth compared to single crystal, and does not implement uniform performance among devices.

그러므로 기존 CMOS 공정과의 양립 가능성(compatibility)를 맞출 수 있는 단결정 실리콘계 물질을 불순물로부터 오염을 최소화하고 하부층 열화가 없는 저온으로 형성하는 기술이 필요하다.Therefore, a technology is needed to form single-crystal silicon-based materials at low temperatures with minimal contamination from impurities and no degradation of the lower layers, which can meet compatibility with existing CMOS processes.

대한민국 공개특허 제10-2013-0044124호(2013.05.02. 공개)Republic of Korea Publication Patent No. 10-2013-0044124 (Published on May 2, 2013)

본 발명의 목적은 반도체 소자, 디스플레이, 태양전지, 센서 등에 이용되는 소자의 반도체 활성층(active layer)을 단결정으로 만들기 위해 산화마그네슘 기판을 이용하여 실리콘계 물질의 결정방향을 제어하여 단결정으로 성장시키는 방법을 제공하는 데에 있다.The purpose of the present invention is to provide a method for controlling the crystal orientation of a silicon-based material and growing it into a single crystal using a magnesium oxide substrate to make a semiconductor active layer of a device used in a semiconductor device, display, solar cell, sensor, etc. into a single crystal.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 산화마그네슘 기판 상에 형성된 비정질의 실리콘계 물질층을 형성하는 제1 단계; 상기 실리콘계 물질층 상에 캡핑층을 형성하는 제2 단계; 및 상기 캡핑층에 라인 빔 레이저를 조사하여 실리콘계 물질을 재결정하는 제3 단계;를 포함하고, 상기 산화마그네슘 기판은 단결정 산화마그네슘을 포함하고, 상기 라인 빔 형태의 레이저는 결정화를 위한 임계파워 이상, 융제(ablation)가 일어나지 않는 파워 이하로 스캐닝한 조건으로 조사하는 것을 특징으로 하는, 실리콘계 물질의 단결정 성장방법을 포함한다.In order to achieve the above-mentioned object, the present invention includes a first step of forming an amorphous silicon-based material layer formed on a magnesium oxide substrate; a second step of forming a capping layer on the silicon-based material layer; and a third step of irradiating a line beam laser onto the capping layer to recrystallize the silicon-based material; wherein the magnesium oxide substrate includes single crystal magnesium oxide, and the line beam type laser is irradiated under a scanning condition at a power higher than a critical power for crystallization and lower than a power at which ablation does not occur, a method for growing a single crystal of a silicon-based material is included.

또한, 본 발명은 상기 서술한 실리콘계 물질의 단결정 성장방법으로 제조된 단결정 실리콘계 물질을 포함하는 활성층을 제공한다.In addition, the present invention provides an active layer including a single crystal silicon-based material manufactured by the single crystal growth method of the silicon-based material described above.

본 발명에 따른 실리콘계 물질의 단결정 성장방법은 라인 빔 형태의 레이저를 조사함으로써 단결정 실리콘계 물질을 저온에서 재결정화 할 수 있고, 기판과 상이한 물질도 에피택시얼 성장을 통해 단결정으로 형성할 수 있다.The single crystal growth method of a silicon-based material according to the present invention can recrystallize a single crystal silicon-based material at a low temperature by irradiating a laser in the form of a line beam, and can also form a single crystal of a material different from the substrate through epitaxial growth.

도 1은 본 발명에 따른 단결정 실리콘계 물질을 제조하는 방법을 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 실리콘계 물질의 단결정 성장방법에서 사용된 산화마그네슘 기판의 X선 회절분석(X-ray Diffractin, XRD) 패턴 그래프(a) 및 어닐링 전, 후의 산화마그네슘 기판의 반사 고에너지 전자선 회절(Reflection High-Energy Electron Diffraction, RHEED) 패턴(b,c) 이다.
도 3은 산화마그네슘(001) 상의 게르마늄(Ge)을 전자 후방 산란회절(EBSD IPF Mapping) 분석한 결과이고, (a)는 일반 방향(ND), (b)는 압연 방향(RD), (c)는 가로 방향(TD), (d)는 입자 경계(GB)이다.
도 4는 이산화규소(SiO2) 상의 게르마늄(Ge)을 전자 후방 산란회절(EBSD IPF Mapping) 분석한 결과이고, (a)는 일반 방향(ND), (b)는 압연 방향(RD), (c)는 가로 방향(TD), (d)는 입자 경계(GB)이다.
도 5는 게르마늄(Ge)/산화마그네슘(MgO) 계면의 단면을 투과전자 현미경(TEM)으로 촬영한 이미지(a)이고, 산화마그네슘(MgO)[001](b) 및 게르마늄(Ge)[110](c)을 빠른 푸리에 변환(Fast Fourier Transformation, FFT)한 이미지이다.
도 6은 게르마늄(Ge)과 산화마그네슘(MgO)(001) 사이의 에피텍셜 관계를 나타낸 이미지(a)와 게르마늄(Ge)의 단위 셀을 나타낸 이미지(b)이다.
Figure 1 is a schematic diagram showing a method for manufacturing a single crystal silicon-based material according to the present invention.
FIG. 2 is an X-ray diffraction analysis (XRD) pattern graph (a) of a magnesium oxide substrate used in a single crystal growth method of a silicon-based material according to an embodiment of the present invention, and reflection high-energy electron diffraction (RHEED) patterns (b,c) of the magnesium oxide substrate before and after annealing.
Figure 3 shows the results of electron backscatter diffraction (EBSD IPF Mapping) analysis of germanium (Ge) on magnesium oxide (001), where (a) is the general direction (ND), (b) is the rolling direction (RD), (c) is the transverse direction (TD), and (d) is the grain boundary (GB).
Figure 4 shows the results of electron backscatter diffraction (EBSD IPF Mapping) analysis of germanium (Ge) on silicon dioxide (SiO 2 ), where (a) is the general direction (ND), (b) is the rolling direction (RD), (c) is the transverse direction (TD), and (d) is the grain boundary (GB).
Figure 5 is a transmission electron microscope (TEM) image (a) of a cross-section of a germanium (Ge)/magnesium oxide (MgO) interface, and a fast Fourier transformation (FFT) image of magnesium oxide (MgO)[001] (b) and germanium (Ge)[110] (c).
Figure 6 is an image (a) showing the epitaxial relationship between germanium (Ge) and magnesium oxide (MgO) (001) and an image (b) showing a unit cell of germanium (Ge).

이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.Hereinafter, in order to explain the present invention more specifically, preferred embodiments according to the present invention will be described in more detail with reference to the attached drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms.

본 발명은 반도체소자, 디스플레이, 태양전지, 센서 등에 이용되는 소자의 반도체 활성층을 단결정으로 만들기 위해 MgO Seed를 이용하여 그 위에 실리콘계 물질을 결정방향을 제어하여 단결정 성장시키는 기술이다. 더 상세하게는, 반도체소자 활성층을 형성하기 위해 MgO Seed 위 실리콘계(Ge) 물질을 증착한 후 Flat-top CW 레이저를 이용한 Seed 방향으로의 재결정화를 통해 하부에 열적 열화를 유도하지 않고 결정방향이 조절 가능한 실리콘계(Ge) 활성층을 저온 형성하는 기술이다.The present invention is a technology for growing a single crystal by controlling the crystal direction of a silicon-based material on an MgO Seed to form a single crystal semiconductor active layer of a device used in a semiconductor device, display, solar cell, sensor, etc. More specifically, it is a technology for forming a low-temperature silicon-based (Ge) active layer whose crystal direction can be controlled without inducing thermal deterioration therebelow by depositing a silicon-based (Ge) material on an MgO Seed and then recrystallizing it in the direction of the Seed using a flat-top CW laser to form an active layer of a semiconductor device.

본 발명은 산화마그네슘 기판 상에 형성된 비정질의 실리콘계 물질층을 형성하는 제1 단계; 상기 실리콘계 물질층 상에 캡핑층을 형성하는 제2 단계; 및 상기 캡핑층에 라인 빔 레이저를 조사하여 실리콘계 물질을 재결정하는 제3 단계;를 포함하는, 실리콘계 물질의 단결정 성장방법을 제공한다.The present invention provides a method for growing a single crystal of a silicon-based material, comprising: a first step of forming an amorphous silicon-based material layer formed on a magnesium oxide substrate; a second step of forming a capping layer on the silicon-based material layer; and a third step of irradiating the capping layer with a line beam laser to recrystallize the silicon-based material.

상기 제1 단계는 산화마그네슘 기판 상에 비정질의 실리콘계 물질을 증착시켜 실리콘계 물질층을 형성하는 단계이다.The above first step is a step of forming a silicon-based material layer by depositing an amorphous silicon-based material on a magnesium oxide substrate.

상기 실리콘계 물질층은 게르마늄(Ge), 비소화갈륨(GaAs) 및 비소화인듐(InAs)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있고, 구체적으로 비정질의 게르마늄으로 이루어질 수 있다.The above silicon-based material layer may include at least one selected from the group consisting of germanium (Ge), gallium arsenide (GaAs), and indium arsenide (InAs), and specifically may be formed of amorphous germanium.

상기 산화마그네슘 기판은 단결정 산화마그네슘을 포함할 수 있다.The above magnesium oxide substrate may include single crystal magnesium oxide.

상기 제1 단계는 산화마그네슘 기판 상에 30 nm 이상 또는 30 nm 내지 2000 nm의 두께로 비정질의 실리콘계 물질을 증착하여 실리콘계 물질층을 형성할 수 있다. 상기 실리콘계 물질층의 두께가 증가하는 경우, 캡핑층의 두께와 레이저 파워를 증가시킬 수 있다. 상기 증착 방법은 물리기상 증착법(PVD), 화학기상 증착법(CVD) 또는 스핀 온 글라스(SOG)의 방법으로 수행할 수 있다.The first step may form a silicon-based material layer by depositing an amorphous silicon-based material with a thickness of 30 nm or more or 30 nm to 2000 nm on a magnesium oxide substrate. When the thickness of the silicon-based material layer increases, the thickness of the capping layer and the laser power may be increased. The deposition method may be performed by a physical vapor deposition (PVD) method, a chemical vapor deposition (CVD) method, or a spin-on-glass (SOG) method.

상기 제1 단계는 비정질의 실리콘계 물질층을 형성하기 전에 산화마그네슘 기판을 300~800℃ 온도에서 30분 내지 2시간 동안 어닐링하는 과정을 추가로 수행할 수 있다. 상기와 같이 어닐링하는 과정을 통해 산화마그네슘의 높은 흡습성으로 인한 결정성 손실을 막을 수 있다.The above first step may additionally include annealing the magnesium oxide substrate at a temperature of 300 to 800° C. for 30 minutes to 2 hours before forming the amorphous silicon-based material layer. Through the annealing process as described above, loss of crystallinity due to the high hygroscopicity of magnesium oxide can be prevented.

상기 제2 단계는 산화마그네슘 기판 상에 형성된 실리콘계 물질층 상에 캡핑물질을 증착하여 캡핑층을 형성하는 단계이다.The second step is a step of forming a capping layer by depositing a capping material on a silicon-based material layer formed on a magnesium oxide substrate.

상기 캡핑물질은 이산화규소를 포함할 수 있고, 구체적으로 비정질의 이산화규소로 이루어질 수 있다.The above capping material may include silicon dioxide, and specifically may be made of amorphous silicon dioxide.

상기 제2 단계는 상기 실리콘계 물질층 상에 실리콘계 물질층의 두께의 4배 이상 또는 4배 내지 10배의 두께로 비정질의 캡핑물질을 증착하여 캡핑층을 형성할 수 있다. 상기 증착 방법은 물리기상 증착법(PVD), 화학기상 증착법(CVD) 또는 스핀 온 글라스(SOG)의 방법으로 수행할 수 있다.The second step may form a capping layer by depositing an amorphous capping material on the silicon-based material layer to a thickness of at least four times or four to ten times the thickness of the silicon-based material layer. The deposition method may be performed by a physical vapor deposition (PVD) method, a chemical vapor deposition (CVD) method, or a spin-on-glass (SOG) method.

상기와 같이 캡핑층을 형성함으로써 재결정화를 위해 레이저를 조사하는 경우, 조사된 레이저의 열에너지를 급격하게 방출하지 않고, 산화마그네슘 기판과 실리콘계 물질층 계면까지 에너지가 안정적으로 도달하도록 도움을 준다.By forming a capping layer as described above, when irradiating a laser for recrystallization, the heat energy of the irradiated laser is not rapidly released, and the energy is helped to stably reach the interface between the magnesium oxide substrate and the silicon-based material layer.

상기 제3 단계는 라인 빔 형태의 레이저를 조사하여 비정질 실리콘계 물질을 재결정화 하여 단결정 실리콘계반도체를 형성하는 단계이다.The third step is a step of forming a single crystal silicon semiconductor by recrystallizing an amorphous silicon-based material by irradiating a laser in the form of a line beam.

상기 라인 빔 형태의 레이저는 연속파 레이저(continuous wave laser)일 수 있다.The above line beam type laser may be a continuous wave laser.

구체적으로, 상기 라인 빔 형태의 레이저는 결정화를 위한 임계파워 이상, 융제(ablation)가 일어나지 않는 파워 이하로 스캐닝한 조건으로 조사하여 실리콘계 물질의 녹는점(600~800℃) 근처의 임계 파워로 조사함으로써 산화마그네슘과 실리콘계 물질층의 계면으로부터 재결정화시켜, 실리콘계 물질의 표면에서의 재결정화를 방지하고, 높은 투과율로 인해 조사된 레이저 에너지의 손실이 발생하지 않을 수 있다.Specifically, the laser in the form of the line beam is irradiated under scanning conditions at a power higher than the critical power for crystallization and lower than the power at which ablation does not occur, and by irradiating with a critical power near the melting point (600 to 800°C) of the silicon-based material, recrystallization is caused from the interface between the magnesium oxide and silicon-based material layers, thereby preventing recrystallization on the surface of the silicon-based material, and due to high transmittance, loss of the irradiated laser energy may not occur.

예를 들어, 상기 결정화를 위한 임계파워는 결정화 임계 파워밀도(I)를 의미하고, 상기 결정화 임계 파워밀도는 실리콘계 물질층 및/또는 캡핑층의 두께와 물질에 따라 달라질 수 있으나, 구체적으로, 상기 결정화 임계 파워밀도는 0.01 내지 0.09 W/㎛2, 0.01 내지 0.05 W/㎛2 또는 0.02 내지 0.04 W/㎛2일 수 있다. 실리콘계 물질층의 두께가 30~100nm이고, 캡핑층의 두께가 100~500nm으로 형성된 경우, 상기 결정화 임계 파워밀도는 0.02 내지 0.03 W/㎛2일 수 있다.For example, the critical power for the crystallization refers to the crystallization critical power density (I), and the crystallization critical power density may vary depending on the thickness and material of the silicon-based material layer and/or the capping layer, but specifically, the crystallization critical power density may be 0.01 to 0.09 W/㎛ 2 , 0.01 to 0.05 W/㎛ 2 , or 0.02 to 0.04 W/㎛ 2 . When the thickness of the silicon-based material layer is 30 to 100 nm and the thickness of the capping layer is formed to be 100 to 500 nm, the crystallization critical power density may be 0.02 to 0.03 W/㎛ 2 .

상기 제3 단계는 레이저를 조사하는 경우, 캡핑층이 존재함으로써 산화마그네슘 기판과 실리콘계 물질층의 계면의 온도가 실리콘계 물질층의 표면의 온도 보다 낮아서 산화마그네슘 기판으로부터 결정화가 시작될 수 있다.In the third step, when a laser is irradiated, the temperature at the interface between the magnesium oxide substrate and the silicon-based material layer is lower than the temperature at the surface of the silicon-based material layer due to the presence of the capping layer, so that crystallization can begin from the magnesium oxide substrate.

상기와 같이 실리콘계 물질의 녹는점까지 라인 빔 레이저를 조사하여 녹은 실리콘계 물질 결정립 성장방향은 산화마그네슘과 동일한 방향으로 졍렬하여 재결정화되고, 재결정화 하면서 형성되는 실리콘계 물질은 산화마그네슘과 수직으로 형성될 수 있다.As described above, by irradiating the line beam laser to the melting point of the silicon-based material, the crystal grain growth direction of the melted silicon-based material is aligned in the same direction as that of the magnesium oxide and recrystallized, and the silicon-based material formed during recrystallization can be formed perpendicular to the magnesium oxide.

상기 제3 단계 이후에 시각 공정을 통해 캡핑층을 제거하는 단계를 추가로 수행할 수 있고, 상기 캡핑층을 제거하는 단계는 캡핑층과 재결정화된 실리콘계 물질 표면이 일부를 식각 공정을 통해 제거할 수 있다. 상기 식각 공정은 반도체 소자의 식각 공정에 사용하는 방법이라면 특별히 제한하지 않는다.After the third step, a step of removing the capping layer through a visual process may be additionally performed, and the step of removing the capping layer may include removing a portion of the capping layer and the surface of the recrystallized silicon-based material through an etching process. The etching process is not particularly limited as long as it is a method used in an etching process of a semiconductor device.

또한, 본 발명은 상기 서술한 실리콘계 물질의 단결정 성장방법으로 제조된 실리콘계 물질을 포함하는 활성층을 제공한다.In addition, the present invention provides an active layer including a silicon-based material manufactured by the single crystal growth method of the silicon-based material described above.

상기 실리콘계 물질은 단결성 실리콘계 물질로서, 게르마늄(Ge), 비소화갈륨(GaAs) 및 비소화인듐(InAs)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다. 또한, 상기 실리콘계 물질의 결정 경계 기울기는 15° 이하일 수 있다.The above silicon-based material is a single-crystal silicon-based material and may include at least one selected from the group consisting of germanium (Ge), gallium arsenide (GaAs), and indium arsenide (InAs). In addition, the crystal boundary inclination of the silicon-based material may be 15° or less.

구체적으로, 상기 실리콘계 물질은 산화마그네슘의 결정 방향에 따라 정렬하여 재결정화된 것일 수 있다.Specifically, the silicon-based material may be recrystallized and aligned along the crystal direction of magnesium oxide.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 다만 하기의 실시예는 본 발명의 내용을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, in order to help understand the present invention, examples will be given and described in detail. However, the following examples are only intended to illustrate the content of the present invention, and the scope of the present invention is not limited to the following examples. The examples of the present invention are provided to more completely explain the present invention to a person having average knowledge in the art.

실시예 1Example 1

산화마그네슘(MgO)(001)-배향된 기판은 X-ray Diffraction (XRD)의 (001) 패턴만 확인되고, 1㎛ x 1㎛ 의 분석 영역 내 average roughness(Ra) 0.25 nm 미만, 평균제곱근(root-mean-square; RMS) 0.35 nm 미만, Maximum peat-to-valley range(P-V) 3 nm 미만의 polishing 된 영역을 사용한다. 산화마그네슘(MgO)의 높은 흡습성으로 인한 결정성 손실을 막기 위해, 게르마늄(Ge) 증착 전 500 ℃, 1 시간의 어닐링(in-situ) 후 단결정 산화마그네슘(MgO) (001)임을 확인 후 게르마늄(Ge)을 증착한다. Magnesium oxide (MgO) (001)-oriented substrates use a polished area where only the (001) pattern of X-ray Diffraction (XRD) is confirmed, and the average roughness (Ra) within the analysis area of 1 μm x 1 μm is less than 0.25 nm, the root-mean-square (RMS) is less than 0.35 nm, and the maximum pit-to-valley range (P-V) is less than 3 nm. To prevent crystallinity loss due to high hygroscopicity of magnesium oxide (MgO), it is annealed in-situ at 500 °C for 1 hour before germanium (Ge) deposition, and then single-crystal MgO (001) is confirmed before germanium (Ge) deposition.

게르마늄(Ge) 증착 후 레이저 재결정화 시 MgO/Ge 계면이 아닌 Ge 표면에서부터의 재결정화(또는 ablation)를 방지하고, 높은 투과율로 인해 조사된 레이저 에너지의 손실이 발생하지 않으며, 낮은 열 전도성(thermal conductivity)으로 인해 조사된 레이저의 열 에너지를 급격히 방출하지 않고 MgO/Ge 계면까지 안정적으로 도달하게 하는 방열판(Heat Sink) 역할을 하는 SiO2 캡핑층을 증착한다.A SiO 2 capping layer is deposited to prevent recrystallization (or ablation) from the Ge surface rather than the MgO/Ge interface during laser recrystallization after germanium (Ge) deposition, to prevent loss of irradiated laser energy due to high transmittance, and to stably reach the MgO/Ge interface without rapidly releasing the irradiated laser heat energy due to low thermal conductivity, acting as a heat sink.

도 1의 구조와 같이 적층구조를 형성한 후, 라인 빔(line beam) 형태의 CW 레이저를 이용하여 비정질 게르마늄(a-Ge) 녹는점 근처의 임계 파워로 레이저를 조사하여 재결정화시켜 단결정의 게르마늄을 제조하였다.After forming a layered structure as in the structure of Fig. 1, a CW laser in the form of a line beam was used to irradiate the laser at a critical power near the melting point of amorphous germanium (a-Ge) to cause recrystallization, thereby producing a single crystal germanium.

실험예 1Experimental Example 1

본 발명에서 사용하는 산화마그네슘 기판이 단결정임을 확인하기 위해서, X선 회절(XRD) 분석 및 반사 고에너지 전자선 회절(Reflection High-Energy Electron Diffraction, RHEED) 분석을 수행하였고, 그 결과를 도 2에 나타냈다.In order to confirm that the magnesium oxide substrate used in the present invention is a single crystal, X-ray diffraction (XRD) analysis and reflection high-energy electron diffraction (RHEED) analysis were performed, and the results are shown in Fig. 2.

X선 회절 분석법은 시료에 X선을 조사하면 시료 내 원자에 의해 산란된 X 선이 서로 간섭하여 특정방향에서 강한 회절 X선이 생성된다. 이때 생성된 X선의 회절무늬는 물질마다 다른 고유값으로 시료의 정성 및 정량분석에 이용된다. MgO 기판의 결정성은 Cu Kα 의 0.5。 각도의 grazing-incidence XRD 를 이용한 10 - 90도 범위의 분석을 통해 (001) 방향의 peak 만 존재함을 보였다. (모델명: X’Pert PRO MRD, 제조사: Phillips, 제조국: 미국)X-ray diffraction analysis is a method in which when X-rays are irradiated on a sample, the X-rays scattered by the atoms in the sample interfere with each other to generate strong diffracted X-rays in a specific direction. The diffraction pattern of the X-rays generated at this time has a unique value that is different for each substance and is used for qualitative and quantitative analysis of the sample. The crystallinity of the MgO substrate was analyzed using grazing-incidence XRD at an angle of 0.5。 of Cu Kα in a range of 10 to 90 degrees, showing that only the peak in the (001) direction exists. (Model name: X’Pert PRO MRD, Manufacturer: Phillips, Country of manufacture: USA)

반사 고에너지 전자 회절은 전자선 (electron beam)을 1-2° 각도로 시료 표면에 입사시켜, 시료 표면에서 회절 된 전자선을 반대편 형광 스크린에 투영시켜 결정성 물질의 최상층 표면을 특성화 하는 분석법이다. MgO 의 높은 흡습성으로 인해 표면에 생성 된 Mg(OH)2 와 탄소 오염을 세척하기 위해 MgO 기판을 in-situ annealing 후 RHEED 의 기쿠치 라인이 더 선명해진 것을 알 수 있다.Reflection high-energy electron diffraction is an analytical method to characterize the top surface of a crystalline material by incident an electron beam on the sample surface at an angle of 1-2°, and projecting the diffracted electron beam from the sample surface onto the opposite fluorescent screen. It can be seen that the Kikuchi lines of RHEED become sharper after in-situ annealing of the MgO substrate to wash away the Mg(OH)2 and carbon contamination generated on the surface due to the high hygroscopicity of MgO.

도 2의 (a)를 살펴보면, 산화마그네슘(MgO)(001)-배향된 기판은 X-ray Diffraction (XRD)의 (001) 패턴만 확인되었다.Looking at Fig. 2 (a), only the (001) pattern of X-ray Diffraction (XRD) was confirmed for the magnesium oxide (MgO) (001)-oriented substrate.

도 2의 (b) 및 (c)는 반사 고에너지 전자선 회절(reflection high energy electron diffraction; RHEED) 패턴을 나타낸 것으로, 산화마그네슘(MgO)의 높은 흡습성으로 인한 결정성 손실을 막기 위해, 게르마늄(Ge) 증착 전 500 ℃, 1 시간의 어닐링(in-situ) 후의 산화마그네슘 특성을 확인할 수 있는데, 단결정 산화마그네슘(MgO) (001) 임을 확인하였다. Figures 2 (b) and (c) show reflection high energy electron diffraction (RHEED) patterns, which show the characteristics of magnesium oxide (MgO) after in-situ annealing at 500°C for 1 hour before germanium (Ge) deposition to prevent loss of crystallinity due to high hygroscopicity of MgO, and confirm that it is a single crystal magnesium oxide (MgO) (001).

실험예 2Experimental example 2

본 발명에 따른 실리콘계 물질의 단결정 성장방법에 따라 제조된 실리콘계 물질의 특성을 확인하기 위해, 전자 후방 산란회절(EBSD) 분석, 투과전자 현미경(TEM), 빠른 푸리에 변환(Fast Fourier Transformation, FFT) 분석을 수행하였고, 그 결과를 도 3 내지 도 5에 나타냈다.In order to confirm the characteristics of the silicon-based material manufactured by the single crystal growth method of the silicon-based material according to the present invention, electron backscatter diffraction (EBSD) analysis, transmission electron microscopy (TEM), and fast Fourier transformation (FFT) analysis were performed, and the results are shown in FIGS. 3 to 5.

전자 후방 산란 회절 분석은 전계 방사형 주사전자현미경(FE-SEM, field emission scanning microscopy)내에 위치한 측정기로 시료 표면 30 - 50 nm 깊이에서 후방 산란된 전자를 수집하여 결정 방위, 결정립 크기, 결정립 경계 등 시료의 다양한 결정학적 정보를 특성화 하는 분석법이다. 이때 후방산란전자의 수율을 높이기 위해 시료가 위치한 스테이지는 70。로 기울여져서 분석된다. 재결정화 된 Ge 은 15 kV 가속전압과 36 μA 전자전류로 구동 된 FE-SEM (모델명: SU-70, 제조사: Hitachi, 제조국: 일본)의 EBSD 카메라(모델명: Hikari, 제조사: EDAX, 제조국: 미국)로 분석되었다.Electron backscatter diffraction analysis is an analytical method that characterizes various crystallographic information of a sample, such as crystal orientation, grain size, and grain boundaries, by collecting backscattered electrons from a depth of 30 to 50 nm from the sample surface with a measuring device located inside a field emission scanning electron microscope (FE-SEM). At this time, the stage where the sample is placed is tilted at 70。 for analysis to increase the yield of backscattered electrons. The recrystallized Ge was analyzed with an EBSD camera (Model: Hikari, Manufacturer: EDAX, Country of Manufacture: USA) of an FE-SEM (Model: SU-70, Manufacturer: Hitachi, Country of Manufacture: Japan) driven at 15 kV accelerating voltage and 36 μA electron current.

투과전자현미경은 전자선을 사용하여 시료를 투과시킨 전자선을 전자 렌즈로 확대하여 관찰하는 전자현미경이다. 따라서 시료는 전자선이 투과할 수 있게 충분히 얇게 준비되어야 하며, 2차원적인 상만 관찰 가능하다. 듀얼 빔 집속 이온빔(dual beam focused ion beam, 모델명: Nova 200, 제조사: FEI, 제조국: 네덜란드)을 이용해 레이저가 조사된 부분만 얇게 잘라내어 시료를 준비하였다. 시료는 전계방사형 주사투과전자현미경(FE-STEM, 모델명: HD-2300A, 제조사: Hitachi, 제조국: 일본)의 TEM 모드로 MgO 방향을 따라 재결정화된 Ge 의 단면을 관찰하였다.A transmission electron microscope is an electron microscope that uses an electron beam to pass through a sample, magnifies the electron beam with an electron lens, and observes it. Therefore, the sample must be prepared thin enough for the electron beam to pass through, and only a two-dimensional image can be observed. The sample was prepared by thinly cutting only the area irradiated with a laser using a dual beam focused ion beam (model name: Nova 200, manufacturer: FEI, country of manufacture: Netherlands). The sample was observed as a cross-section of Ge recrystallized along the MgO direction in the TEM mode of a field emission scanning transmission electron microscope (FE-STEM, model name: HD-2300A, manufacturer: Hitachi, country of manufacture: Japan).

도 3 및 도 4는 산화마그네슘(MgO) (001) 기판과 비정질 SiO2 막의 Ge을 CW레이저를 이용해 재결정화하고, SiO2 캡핑층을 제거한 후 전자 후방 산란회절(Electron BackScattering Diffraction; EBSD) 분석을 통해 재결정화 된 Ge의 결정 방향을 Inverse Pole Figure (IPF) Mapping 한 것이다.Figures 3 and 4 show the crystal orientation of the recrystallized Ge on a magnesium oxide (MgO) (001) substrate and an amorphous SiO 2 film, which was recrystallized using a CW laser and the SiO 2 capping layer was removed, and then the crystal orientation of the recrystallized Ge was mapped using electron backscatter diffraction (EBSD) analysis.

상기 도 3의 (a)와 같이 산화마그네슘 (001) 기판 위에서 재결정화 된 Ge 은 산화마그네슘 씨드(seed)와 같은 [001] 방향의 결정(grain)을 형성하였고, 도 3의 (b)와 같이 Ge (001) 결정(grain) 은 [110] 방향으로 정렬되었다. 또한, 도 3의 (d)와 같이 결정 경계 기울기(grain boundary tilt)가 15˚ 이하인 거대 결정(grain)을 형성하였다.As shown in (a) of the above Fig. 3, Ge recrystallized on a magnesium oxide (001) substrate formed crystals (grains) in the same [001] direction as the magnesium oxide seed, and as shown in (b) of Fig. 3, the Ge (001) crystals (grains) were aligned in the [110] direction. In addition, as shown in (d) of Fig. 3, large crystals (grains) were formed with a grain boundary tilt of 15˚ or less.

반면, 도 4의 (a), (b), (c) 와 같이 SiO2 위에서 재결정화 된 Ge은 하부 비정질 SiO2 의 영향을 받지 않아 무작위한 방향의 다결정 Ge을 형성하였다. 또한 도 4의 (d)처럼 형성된 결정(grain)은 결정 경계 기울기(grain boundary tilt)가 15˚이상의 작은 결정(grain)으로 형성되었다. On the other hand, Ge recrystallized on SiO 2 as shown in (a), (b), and (c) of Fig. 4 was not affected by the underlying amorphous SiO 2 and formed polycrystalline Ge with random orientation. In addition, the crystals formed as shown in (d) of Fig. 4 were formed as small crystals with a grain boundary tilt of 15˚ or more.

상기 도 3 및 도 4를 통해 하부 씨드(Seed)의 존재 여부가 재결정화 된 Ge 의 방향성을 조절함을 알 수 있다.Through the above Figures 3 and 4, it can be seen that the presence or absence of a lower seed controls the directionality of recrystallized Ge.

도 5의 (a)는 재결정화 된 Ge과 하부의 산화마그네슘 씨드(MgO Seed)의 경계면을 투과전자 현미경(Transmission Electron Microscopy; TEM)으로 촬영한 단면이다. 도 5의 (b) 및 (c)는 각각 빠른 푸리에 변환(Fast Fourier Transform; FFT)으로 분석 된 패턴이 Ge [110] 과 MgO [001] Zone-axis 들임을 보아 단결정임을 알 수 있다. 이때, 도 5의 (a) 게르마늄(Ge)의 격자는 하부 산화마그네슘(MgO)과 1:1 을 이루는데, 이는 도 6의 (a) 및 (b)에 나타낸 바와 같이 게르마늄(Ge) (001) 면이 [110] 방향으로 45˚ 회전되어 있기 때문이다.Fig. 5 (a) is a cross-section of the boundary between recrystallized Ge and the underlying magnesium oxide (MgO) seed, taken by transmission electron microscopy (TEM). Figs. 5 (b) and (c) show patterns analyzed by fast Fourier transform (FFT) that are Ge [110] and MgO [001] zone axes, respectively, indicating that the Ge is a single crystal. At this time, the lattice of germanium (Ge) in Fig. 5 (a) forms a 1:1 ratio with the underlying magnesium oxide (MgO), because the germanium (Ge) (001) plane is rotated 45˚ in the [110] direction, as shown in Fig. 6 (a) and (b).

상기 도 3 내지 도 7을 통해 레이저에 의해 재결정화 된 실리콘계(Ge) 반도체 물질이 하부 산화마그네슘(MgO) (001) Seed 방향을 따라 (001) 면이 [110] 방향으로 정렬되어 단결정으로 성장함을 알 수 있다.Through the above Figures 3 to 7, it can be seen that the silicon-based (Ge) semiconductor material recrystallized by the laser grows into a single crystal with the (001) plane aligned in the [110] direction along the lower magnesium oxide (MgO) (001) seed direction.

이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백하다. 즉, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다.While the specific parts of the present invention have been described in detail above, it is obvious to those skilled in the art that such specific description is merely a preferred embodiment and that the scope of the present invention is not limited thereby. In other words, the actual scope of the present invention is defined by the appended claims and their equivalents.

Claims (9)

산화마그네슘 기판 상에 형성된 비정질의 실리콘계 물질층을 형성하는 제1 단계;
상기 실리콘계 물질층 상에 캡핑층을 형성하는 제2 단계; 및
상기 캡핑층에 라인 빔 형태의 연속파 레이저를 조사하여 실리콘계 물질을 재결정화 하는 제3 단계; 및
상기 캡핑층 및 상기 캡핑층과 인접한 상기 재결정화된 실리콘계 물질층의 표면 영역을 제거하는 제4 단계;를 포함하고,
상기 산화마그네슘 기판은 단결정 산화마그네슘을 포함하고,
상기 실리콘계 물질층은 게르마늄(Ge), 비소화갈륨(GaAs) 및 비소화인듐(InAs)으로 이루어진 그룹에서 선택된 1종의 물질을 포함하고,
상기 제3 단계 동안 상기 실리콘계 물질이 상기 산화마그네슘 기판과의 계면으로부터 상기 캡핑층 방향으로 결정화되어, 상기 실리콘계 물질의 재결정 성장방향은 상기 산화마그네슘과 결정 방향과 동일한 것을 특징으로 하는, 실리콘계 물질의 단결정 성장방법.
A first step of forming an amorphous silicon-based material layer formed on a magnesium oxide substrate;
A second step of forming a capping layer on the silicon-based material layer; and
A third step of recrystallizing a silicon-based material by irradiating a continuous wave laser in the form of a line beam on the capping layer; and
A fourth step of removing the surface area of the capping layer and the recrystallized silicon-based material layer adjacent to the capping layer;
The above magnesium oxide substrate comprises single crystal magnesium oxide,
The above silicon-based material layer includes one material selected from the group consisting of germanium (Ge), gallium arsenide (GaAs), and indium arsenide (InAs).
A method for growing a single crystal of a silicon-based material, characterized in that during the third step, the silicon-based material is crystallized from the interface with the magnesium oxide substrate in the direction of the capping layer, such that the recrystallization growth direction of the silicon-based material is the same as the crystal direction of the magnesium oxide.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
제1 단계는 산화마그네슘 기판 상에 30 nm 이상의 두께로 비정질의 실리콘계 물질을 증착하여 실리콘계 물질층을 형성하는 것을 특징으로 하는, 실리콘계 물질의 단결정 성장방법.
In the first paragraph,
A method for growing a single crystal of a silicon-based material, characterized in that the first step is to form a silicon-based material layer by depositing an amorphous silicon-based material with a thickness of 30 nm or more on a magnesium oxide substrate.
제 1 항에 있어서,
상기 캡핑층은 비정질 이산화규소(SiO2)를 포함하는 결정 실리콘계 물질의 단결정 성장방법.
In the first paragraph,
The above capping layer is a single crystal growth method of a crystalline silicon material including amorphous silicon dioxide (SiO 2 ).
제 1 항에 있어서,
상기 제3 단계는 레이저를 조사하는 경우, 산화마그네슘 기판으로부터 결정화가 시작되는 것을 특징으로 하는 실리콘계 물질의 단결정 성장방법.
In the first paragraph,
The third step is a method for growing a single crystal of a silicon-based material, characterized in that crystallization starts from a magnesium oxide substrate when a laser is irradiated.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 단계는 비정질의 실리콘계 물질층을 형성하기 전에 산화마그네슘 기판을 300~800℃ 온도에서 30분 내지 2시간 동안 어닐링하는 과정을 추가로 수행하는 것을 특징으로 하는 실리콘계 물질의 단결정 성장방법.
In paragraph 1,
A method for growing a single crystal of a silicon-based material, characterized in that the first step additionally performs a process of annealing the magnesium oxide substrate at a temperature of 300 to 800° C. for 30 minutes to 2 hours before forming an amorphous silicon-based material layer.
삭제delete 제 1 항 및 제 3 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 실리콘계 물질의 단결정 성장방법으로 제조된 실리콘계 물질을 포함하는 활성층.An active layer comprising a silicon-based material manufactured by a single crystal growth method of a silicon-based material according to any one of claims 1 and 3 to 6. 제 8 항에 있어서,
상기 실리콘계 물질의 결정 경계 기울기는 15° 이하인 것을 특징으로 하는 활성층.
In Article 8,
An active layer characterized in that the crystal boundary slope of the silicon-based material is 15° or less.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011023742A (en) * 2004-01-15 2011-02-03 Japan Science & Technology Agency Process for producing monocrystal thin film, and monocrystal thin film device obtained thereby
JP2014129590A (en) * 2012-10-17 2014-07-10 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Method for using sputtering target and method for manufacturing oxide film

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5139998A (en) * 1988-08-31 1992-08-18 Superconductor Technologies, Inc. Controlled thallous oxide evaporation for thallium superconductor films and reactor design
KR100761345B1 (en) * 2001-08-17 2007-09-27 엘지.필립스 엘시디 주식회사 Method for producing crystalline silicon
KR100462862B1 (en) * 2002-01-18 2004-12-17 삼성에스디아이 주식회사 Polysilicon thin layer for thin film transistor and device using thereof
KR20130044124A (en) 2010-05-10 2013-05-02 파나소닉 액정 디스플레이 주식회사 Method for manufacturing crystalline semiconductor film, substrate having crystalline semiconductor film, and thin film transistor
JP6247181B2 (en) * 2014-09-05 2017-12-13 東京エレクトロン株式会社 Film forming method and film forming apparatus for silicon, germanium, or silicon germanium film

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011023742A (en) * 2004-01-15 2011-02-03 Japan Science & Technology Agency Process for producing monocrystal thin film, and monocrystal thin film device obtained thereby
JP2014129590A (en) * 2012-10-17 2014-07-10 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Method for using sputtering target and method for manufacturing oxide film

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Patent event date: 20240826

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Patent event date: 20240920

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Patent event code: PX07013S01D

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Comment text: Registration of Establishment

Patent event date: 20240926

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