Phosphorus와 Antimony를 이용한 초 고농도 n-Type 실리콘 박막의 순차적 Co-doping 최적화
Optimization of Sequential Co-doping for Heavily Doped n-Type Silicon Thin Films with Phosphorus and Antimony
- 주제(키워드) UHV-CVD , Epitaxial , Si , Co-doping
- 발행기관 아주대학교 일반대학원
- 지도교수 허준석
- 발행년도 2026
- 학위수여년월 2026. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 지능형반도체공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000035582
- 본문언어 한국어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
실리콘 기반 소자의 물리적 스케일링이 지속됨에 따라, 트랜지스터의 소스/드레인 영역의 dimension이 작아지면서 접촉 저항(contact resistance)이 증가하는 문제가 대두되고 있다. 이러한 이슈를 해결하기 위해 고농도 도핑 관련 연구가 진행되고 있고 대표적으로 이온 주입(ion implantation) 방법이 있다. 하지만 얕은 접합 형성의 어려움과 초 고농도 도핑 농도 달성의 어려움 등 이온 주입(ion implantation)방법의 한계가 있어 이 문제를 해결하기 위해 인 시투(in-situ) 도핑을 동반한 n형 실리콘의 에피택셜 성장(epitaxial growth)이 주목받고 있다. 본 연구에서는 기존의 단일 도핑 방식 대비 향상된 전기적 특성을 달성하기 위해 Phosphorus 와 Antimony를 공동 도핑(co-doping)하여 고농도 n형 실리콘 박막 성장 및 최적화를 목표로 연구하였다. Silicon, Phosphorus, Antimony의 깊이 방향 원소 분포는 2차 이온 질량 분석 (SIMS)과 투과전자현미경-에너지 분산 X선 분광 (EDS-TEM)을 통해 분석하였으며, 전기적 특성은 홀 효과 (Hall effect) 측정을 통해 평가하였다. 다양한 도핑 조건 중 순차적 공동 도핑 (sequential co-doping)이 가장 우수한 전기적 성능을 나타냈다. 최적화된 박막은 1.059 × 1020cm-3의 캐리어 농도, 71.25 cm²/V·s의 홀 이동도, 1208 Ω⁻¹·cm⁻¹의 전기 전도도를 보여주었다. 이러한 결과는 순차적 도핑이 우수한 전기적 특성을 갖는 n형 실리콘 박막을 구현하는 데 매우 효과적인 전략임을 입증하며, FinFET 및 GAA 트랜지스터와 같은 첨단 나노 스케일 반도체 소자에 직접적으로 적용 가능함을 시사한다.
more목차
제 1장. 서론 1
제 1.1절 n-Type Silicon Semiconductor Introduction 1
제 1.2절 Silicon 2
제 1.3절 Ion implantation in silicon 3
제 1.4절 Epitaxial growth in silicon 4
제 2장. Heavily Doped n-Type Silicon Thin Film 제작 5
제 2.1절 실험 방법 5
제 2.2절 측정 방법 6
제 2.3절 P and Sb 동시 도핑 8
제 2.4절 Sequential 도핑 최적화 10
제 2.5절 Sequential 도핑 12
제 3장. Heavily Doped n-Type Silicon Thin Film 분석 14
제 3.1절 Electrical properties of thin films 14
제 3.2절 Strain between the substrate and the thin film 16
제 3.3절 Elemental distribution mapping of the thin film 19
제 3.4절 Reduction of sheet resistance through O2 annealing 21
제 4장. 결론 23
참고문헌 24
