Si의 3가지 형태 (단결정, 다결정, 비정질) 2 - 다결정/비정질 실리콘

들어가는 글

지난 포스팅에서 실리콘의 결정 구조에 따른 3가지 형태 중 단결정 실리콘 (single crystalline Si, SCS)에 관해 알아봤다. 이번 포스팅에서는 다른 2가지 형태인 polycrystalline Si (poly-Si) 다결정 실리콘 (폴리실리콘), amorphous Si 비정질 실리콘에 관해 알아보도록 하겠다.

결정 상태에 따른 Si의 3가지 형태 (a) 비정질 실리콘 (b) 다결정 실리콘 (c) 단결정 실리콘

polycrystalline Si (poly-Si) 다결정 실리콘

polycrystalline Si (poly-Si) 다결정 실리콘은 흔히 폴리실리콘이라고도 불린다. 다결정 실리콘은 일정 부분마다 규칙성을 갖는 상태이다. 다결정 실리콘은 아래에서 살펴볼 비정질 실리콘에 높은 에너지를 가하면 형성된다. 다결정 실리콘을 제조하는 구체적인 방식은 SPC(solid phase crystallization) 방식과 ELA(eximer laser annealing) 방식이 있다. 다결정 실리콘은 전도성 박막으로 사용된다. 대표적으로 D램에서 트랜지스터의 gate 물질로 사용된다. 내부 stress가 높기 때문에, annealing을 통해 stress를 낮춰주는 과정이 필요하다.

amorphous Si 비정질 실리콘

amorphous Si 비정질 실리콘은 결정성을 갖지 않는 상태를 말한다. 모든 영역에서 Si 원자가 무질서하게 배열된 상태이다. 비정질 실리콘은 주로 박막 형태로 사용되는데, 이때 CVD나 PVD 방식으로 박막을 형성한다. 비정질 실리콘을 제조하는데 정밀한 공정이 필요하지 않기 때문에 생산 비용이 가장 저렴하다. 비정질 실리콘은 Si의 3가지 상태 중 전자의 이동도가 가장 낮다. 이러한 특성 때문에 고성능 동작이 필요하지 않은 TFT를 제작하는데 주로 사용된다. 여기서 TFT란 thin film transistor로, 박막 트랜지스터를 말한다. 박막트랜지스터는 LCD나 디스플레이용으로 사용된다.