결정질 실리콘 태양전지 응용을 위한 SiNx및 SiO2박막의 패시베이션 특성 연구

Abstract

다양한 공정 조건으로 <TEX>$SiN_x$</TEX>와 <TEX>$SiO_2$</TEX> 박막을 형성하고 이에 대한 패시베이션 특성에 대한 연구를 수행하였다. Plasma enhanced chemical vapor deposition(PECVD)을 이용하여 증착된 <TEX>$SiN_x$</TEX> 박막의 경우, 증착 두께가 증가함에 따라 페시베이션 특성이 향상되는 것을 관찰하였다. 이는 PECVD 증착 공정 중 유입되는 수소 원자들이 실리콘 표면에 존재하는 Dangling bond와 결합하여 소수 캐리어의 재결합 현상을 효과적으로 감소시켰기 때문이다. 건식 산화법으로 형성된 <TEX>$SiO_2$</TEX> 박막은 습식 산화법으로 형성된 것 보다 치밀한 계면 구조를 가짐으로 인하여 약 20배 이상 우수한 패시베이션 특성을 나타내었다. 건식 산화 공정 온도가 증가함에 따라 패시베이션 특성이 열화되는 현상이 발생하였고, Capacitance-voltage(C-V) 및 Conductance-voltage(G-V) 분석을 통하여 <TEX>$SiO_2$</TEX>/실리콘 계면에 존재하는 계면 결함 밀도 증가에 의해 나타나는 현상임을 알 수 있었다. We have investigated the passivation property of <TEX>$SiN_x$</TEX> and <TEX>$SiO_2$</TEX> thin films formed using various process conditions for the application of crystalline Si solar cells. An increase in the thickness of <TEX>$SiN_x$</TEX> deposited using plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) led to the improvement of passivation quality. This could be associated with the passivation of Si dangling bonds by hydrogen atoms which were supplied during PECVD deposition. The <TEX>$SiO_2$</TEX> thin films grown using dry oxidation process exhibited better passivation behavior than those using wet oxidation process, implying the dry oxidation process was more effective in the formation of high quality <TEX>$SiO_2$</TEX> thin films. The relative effective life time gradually decreased with increasing dry oxidation temperature. Such a degradation of passivation behavior could be attributed to the increase in interface trap density caused by thermal damages.