• 제목/요약/키워드: $SiN_{x}$

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Cu 박막과 $SiO_2$ 절연막사이의 $TaN_x$ 박막의 접착 및 확산방지 특성 (Adhesion and Diffusion Barrier Properties of $TaN_x$ Films between Cu and $SiO_2$)

  • 김용철;이도선;이원종
    • 마이크로전자및패키징학회지
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    • 제16권3호
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    • pp.19-24
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    • 2009
  • 3차원 패키지용 고종횡비 TSV(through-Si via)를 이용한 배선 공정에서 via 충진을 위한 대표적인 방법중의 하나가 via 내부에 $SiO_2$ 절연막을 형성한 다음 Sputtering법으로 접착/확산방지막 및 씨앗층을 형성하고 전해도금법으로 Cu를 충진하는 방법이다. 본 연구에서는 Cu 박막과 $SiO_2$ 절연막 사이에 reactive sputtering법으로 증착한 $TaN_x$ 박막의 조성에 따른 접착특성 및 확산방지막특성을 연구하였다. $TaN_x$ 박막의 질소함량에 따른 Cu 박막과 $SiO_2$ 절연막사이의 접착력을 $180^{\circ}$ peel test와 topple test를 이용하여 정량적으로 측정하였다. $TaN_x$ 박막 내 질소함량이 증가함에 따라 접착력은 더욱 증가하였는데, 이는 질소함량이 증가함에 따라 $TaN_x$ 박막과 $SiO_2$ 절연막사이의 계면에서 계면반응물의 생성이 증가하였기 때문으로 해석된다. 고온에서 열처리를 통하여 Cu에 대한 확산방지막으로서의 특성을 조사한 결과, $TaN_x$ 박막은 Ta 박막에 비하여 우수한 Cu에 대한 확산방지 특성을 보였으며 N/Ta성분비 1.4까지는 $TaN_x$ 박막내 질소함량의 증가에 따라 확산방지특성도 향상되었다.

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결정질 실리콘 태양전지를 위한 이층 반사방지막 구조 (Double Layer Anti-reflection Coating for Crystalline Si Solar Cell)

  • 박제준;정명상;김진국;이희덕;강민구;송희은
    • 한국전기전자재료학회논문지
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    • 제26권1호
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    • pp.73-79
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    • 2013
  • Crystalline silicon solar cells with $SiN_x/SiN_x$ and $SiN_x/SiO_x$ double layer anti-reflection coatings(ARC) were studied in this paper. Optimizing passivation effect and optical properties of $SiN_x$ and $SiO_x$ layer deposited by PECVD was performed prior to double layer application. When the refractive index (n) of silicon nitride was varied in range of 1.9~2.3, silicon wafer deposited with silicon nitride layer of 80 nm thickness and n= 2.2 showed the effective lifetime of $1,370{\mu}m$. Silicon nitride with n= 1.9 had the smallest extinction coefficient among these conditions. Silicon oxide layer with 110 nm thickness and n= 1.46 showed the extinction coefficient spectrum near to zero in the 300~1,100 nm region, similar to silicon nitride with n= 1.9. Thus silicon nitride with n= 1.9 and silicon oxide with n= 1.46 would be proper as the upper ARC layer with low extinction coefficient, and silicon nitride with n=2.2 as the lower layer with good passivation effect. As a result, the double layer AR coated silicon wafer showed lower surface reflection and so more light absorption, compared with $SiN_x$ single layer. With the completed solar cell with $SiN_x/SiN_x$ of n= 2.2/1.9 and $SiN_x/SiO_x$ of n= 2.2/1.46, the electrical characteristics was improved as ${\Delta}V_{oc}$= 3.7 mV, ${\Delta}_{sc}=0.11mA/cm^2$ and ${\Delta}V_{oc}$=5.2 mV, ${\Delta}J_{sc}=0.23mA/cm^2$, respectively. It led to the efficiency improvement as 0.1% and 0.23%.

PECVD SiNx 박막의 다결정 실리콘 태양전지에 미치는 영향 (Influence of PECVD SiNx Layer on Multicrystalline Silicon Solar Cell)

  • 김정
    • 한국전기전자재료학회논문지
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    • 제18권7호
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    • pp.662-666
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    • 2005
  • Silicon nitride $(SiN_x)$ film is a promising material for anti-reflection coating and passivation of multicrystalline silicon (me-Si) solar cells. In this work, a plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD) system with batch-type reactor tube was used to prepare highly robust $SiN_x$ films for screen-printed mc-Si solar cells. The Gas flow ratio, $R=[SiH_4]/[NH_3]$, in a mixture of silane and ammonia was varied in the range of 0.0910.235 while maintaining the total flow rate of the process gases to 4,200 sccm. The refractive index of the $SiN_x$ film deposited with a gas flow ratio of 0.091 was measured to be 2.03 and increased to 2.37 as the gas flow ratio increased to 0.235. The highest efficiency of the cell was $14.99\%$ when the flow rate of $SiH_4$ was 350 sccm (R=0.091). Generally, we observed that the efficiency of the mc-Si solar cell decreased with increasing R. From the analysis of the reflectance and the quantum efficiency of the cell, the decrease in the efficiency was shown to originate mainly from an increase in the surface reflectance for a high flow rate of $SiH_4$ during the deposition of $SiN_x$ films.

결정질 실리콘 태양전지 응용을 위한 SiNx 및 SiO2 박막의 패시베이션 특성 연구 (Passivation properties of SiNx and SiO2 thin films for the application of crystalline Si solar cells)

  • 정명일;최철종
    • 한국결정성장학회지
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    • 제24권1호
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    • pp.41-45
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    • 2014
  • 다양한 공정 조건으로 $SiN_x$$SiO_2$ 박막을 형성하고 이에 대한 패시베이션 특성에 대한 연구를 수행하였다. Plasma enhanced chemical vapor deposition(PECVD)을 이용하여 증착된 $SiN_x$ 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 $SiO_2$ 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 $SiO_2$/실리콘 계면에 존재하는 계면 결함 밀도 증가에 의해 나타나는 현상임을 알 수 있었다.

$Si_3N_4-Al_2O_3-SiO_2$계의 1,$700^{\circ}C$에서 생성하는 화합물의 상관계 및 미구조 (Phase Relations and Microstructure of Comounds in the $Si_3N_4-Al_2O_3-SiO_2$ system at $1700^{\cire}C$)

  • 이의종;김환
    • 한국세라믹학회지
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    • 제16권4호
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    • pp.206-212
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    • 1979
  • The phase relations and microstructure appeared at 1700℃ in a system of Si3N4-Al2O3-SiO2 were studied. The samples were pressurelessly sintered at 1700℃ for 1hr and reheated at 1600℃ for 1hr under nitrogen atmosphere. The compounds formed were identified by X-ray diffraction method and the microstrues were observed by SEM. The stable phases appeared in this system were X-phase, Si2ON2, β'-Si3N4 and Mullite. From the results of those experiments, it was concluded that the X-phase has very close composition to that proposed by G, K. Layden, Si3Al6O12N2. SEM photographs showed that Si2ON2 was a plate phase and X-phase was a rectagular plate phase.

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Low voltage stability of a-Si:H TFTs with $SiN_x$ dielectric films prepared by PECVD using Taguchi methods

  • Wu, Chuan-Yi;Sun, Kuo-Sheng;Cho, Shih-Chieh;Lin, Hong-Ming
    • 한국정보디스플레이학회:학술대회논문집
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    • 한국정보디스플레이학회 2005년도 International Meeting on Information Displayvol.I
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    • pp.272-275
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    • 2005
  • The high stability of a-Si:H TFTs device is studied with different deposited conditions of $SiN_x$ films by PECVD. The process parameters of $N_2$, $NH_3$ gas flow rate, RF power, and pressure s of hydrogenated amorphous silicon nitride are taken into account and analyzed by Taguchi experimental design method. The $NH_3$ gas flow rate and RF power are two major factors on the average threshold voltage and the a-SiNx:H film's structure. The hydrogen contents in $SiN_x$ films were measured by FTIR using the related Si-H/N-H bonds ratio in $a-SiN_x:H$ films. After the 330,000 sec gate bias stress is applied, the threshold voltages ($V_th$) shift less than 10%. This result indicates that the highly stable a-Si:H TFTs device can be fabricated with optimum gate $SiN_x$ insulator.

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PECVD의 주파수 조건에 따른 $SiN_x$막 증착 (The Silicon Nitride Films according to The Frequency Conditions of Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)

  • 최정호;노시철;정종대;서화일
    • 반도체디스플레이기술학회지
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    • 제13권4호
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    • pp.21-25
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    • 2014
  • The silicon nitride ($SiN_x$) film for surface passivation and anti-reflection coating of crystalline silicon solar cell is very important and it is generally deposited by plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD). PECVD can be divided into low and high frequency method. In this paper, the $SiN_x$ film deposited by low and high frequency PECVD method was studied. First, to optimize the $SiN_x$ film deposited by low frequency PECVD method, the refractive index was measured by varying the process conditions like $SiH_4$, $NH_3$, $N_2$ gas rate, and RF power. When $SiH_4$ gas rate was increased and $NH_3$ gas rate was decreased, the refractive index was increased. The refractive index was also increased with RF power decline. Second, to compare the characteristics of the low and high frequency PECVD $SiN_x$ film, the refractive index was measured by varying $NH_3/SiH_4$ gas ratio and RF power and the minority carrier lifetime of before and after high temperature treatment process was also measured. The refractive index of both low and high frequency PECVD $SiN_x$ film was decreased with increase in $NH_3/SiH_4$ gas ratio and RF power. After high temperature treatment process, the minority carrier lifetime of both low and high frequency PECVD $SiN_x$ film was increased and increased degree was similar. The minority carrier lifetime of low frequency PECVD $SiN_x$ was increased from $11.03{\mu}m$ to $28.24{\mu}m$ and that of high frequency PECVD $SiN_x$ was increased from $11.60{\mu}m$ to $27.10{\mu}m$.

다결정 실리콘 박막을 사용한 비휘발성 메모리 장치의 OSO 적층구조에 따른 전하 저장량의 증가

  • 백일호;정성욱;이원백;이준신
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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    • pp.150-150
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    • 2010
  • 비휘발성 메모리의 구조는 ONO($SiO_2$, $SiN_X$, $SiN_XN_Y$), 혹은 NNO($SiN_X$, $SiN_X$, $SiN_XN_Y$)등으로 구성된 blocking layer, charge storage layer, tunneling layer 등이 일반적이다. 본 연구에서 제작된 OSO구조는charge storage layer를 a-Si을 사용한 것으로, 기존에 사용되던 charge storage layer인 $SiN_x$ 대신에 a-Si:H 를 사용하였다. 최적의 전하 저장층 조건을 알기 위하여 가스비에 따른 raman 및 bandgap 측정, 그리고 C-V 통하여 트랩된 전하 저장량 및 flatband 전압의 shift 값을 측정 및 분석하였다. 실험 결과, bandgap이 작아 band edge 저장 가능하며, SiNx 와 마찬가지로 a-Si:H 내 트랩에 저장이 가능하였다. 또한 $SiO_2$/a-Si:H와 a-Si:H/SiOxNy 계면의 결함 사이트에 전하의 저장되며, bandgap이 작아 트랩 또는 band edge에 위치한 전하들이 높은 bandgap을 가지는 blocking 또는 tunneling layer를 통하여 빠져 나오기 어려운 특성이 있었다. 본 연구에서는 최적의 전하 저장 층 조건을 알기 위하여 가스비에 raman 및 bandgap 측정, 그리고 C-V 통하여 트랩된 flatband 전압의 shift 값을 측정하여 결과를 논의하였다. 또한 OSO 구조의 두께에 있어 MIS 결과와 poly-Si 상에 실제 제작된 NVM 소자의 switching 특성을 논의하였다.

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SiNx 박막에 의한 OLED 소자의 보호막 특성 (Passivation Properties of SiNx Thin Film for OLEO Device)

  • 주성후
    • 한국전기전자재료학회논문지
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    • 제19권8호
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    • pp.758-763
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    • 2006
  • We has been studied the thin film encapsulation effect for organic light-emitting diodes (OLED). To evaluate the passivation properties of the passivation layer materials, we have carried out the fabrication of green light emitting diodes with ultra violet(UV) light absorbing polymer resin, $SiO_2,\;and\;SiN_x$, respectively. From the measurement results of shrinkage properties according to the exposure time to the atmosphere, we found that $SiN_x$ thin film is the best material for passivation layer. We have investigated the emission efficiency and life time of OLED device using the package structure of $OLED/SiN_x/polymer$ resin/Al/polymer resin. The emission efficiency of this OLED device was 13 lm/W and life time was about 2,000 hours, which reach 95 % of the performance for the OLED encapsulated with metal.

RAMBE를 사용하여 Si 기판 위에 성장된 AIN 박막의 결정성 분석 (Microstructural ananalysis of AlN thin films on Si substrate grown by plasma assisted molecular beam epitaxy)

  • 홍성의;한기평;백문철;조경익;윤순길
    • 한국진공학회지
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    • 제10권1호
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    • pp.22-26
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    • 2001
  • Plasma assisted molecular beam epitaxy(PAMBE)를 사용하여 Si 기판위에 성장시킨 AlN 박막에 대하여 성장온도 및 기판의 방향성에 따른 박막의 결정성 변화를 분석하였다. Reflection high energy electron diffraction(RHEED) 패턴을 이용하여 성장 중의 결정성을 관찰하였고, 성장 후에는 X-ray diffraction(XRD), double crystal X-ray diffraction(DCXD), transmission electron microscopy/diffraction(TEM/TED)분석을 하였다. $850^{\circ}C$이상의 온도에서 Si(100)위에 성장된 AlN박막은 육방정계의 c축 방향으로 우선 배향되어 있음을 확인하였으며 Si(111)위에 성장된 AlN박막의 경우 AlN(0001)/Si(111), AlN(1100)/Si(110), AlN(1120)/Si(112)의 결정방위를 가지고 성장하였음을 확인하였다. 또한 Si(111) 기판 위에서는 전위와 적층결함 등 많은 결정결함에 의해 DCD패턴의 반치폭이 2$\theta$=$36.2^{\circ}$에서 약 3000arcsec에 이르는 등 결정성은 좋지 않았으나 AlN박막이 단결정으로 성장된 것으로 나타났다.

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