• 공업화학
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• 제35권2호
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• pp.128-133
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• 2024

안티솔벤트를 이용한 결정화는 밀도 높고 균일한 페로브스카이트 필름을 얻는 효과적인 접근 방법이나, 일반적으로 사용되는 chlorobenzene (CB)과 같은 안티솔벤트는 독성을 가지며, 공기 중에서 페로브스카이트 결정화의 제어가 용이하지 않다. 본 연구에서는 공기 중 공정에 적합하며 친환경적인 안티솔벤트인 isopropyl acetate (IA)를 사용하여 페로브스카이트 태양전지를 제작하고자 하며 사이아노기, 카보닐기 및 벤젠 고리와 같은 작용기를 포함한 ethyl-4-cyanocinnamate (E4CN)을 안티솔벤트에 첨가제로 사용함으로서 성능 및 안정성을 개선하고자 한다. E4CN과 페로브스카이트 결함과의 상호작용으로 페로브스카이트 필름에 존재하는 un-coordinated Pb²⁺ 및 I₂ 결함을 제어할 수 있으며 이로 인한 재조합의 억제와 전하추출의 개선을 관찰할 수 있다. 그 결과 E4CN을 사용한 페로브스카이트 소자는 기준 소자 대비 개선된 18.89%의 최대 전력 변환 효율을 보여준다. 더불어, 기준 소자의 경우, 소자효율이 시간에 따라 급격히 감소하여 200 시간 후 효율값이 0%까지 저하되지만 E4CN이 도입된 소자의 경우, 300 시간 후 초기 광전변환효율의 60%를 유지하는 개선된 안정성을 보여준다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제22권4호
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• pp.99-104
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• 2015

비아 필링에 있어서 void나 seam 생성이 없이 비아를 채우는 것은 매우 중요한 사항으로 전류밀도, 전류모드, 첨가제 등을 변화시켜 결함없는 비아를 얻어왔다. 그러나 다양한 첨가제의 부산물이 오염의 원인이 되며 도금액의 수명을 줄이는 문제점이 있었다. 본 연구에서는 오염을 최소화하기 위하여 다른 첨가제가 없이 JGB만을 사용하여 JGB 농도와 전류밀도 변화에 따른 비아 필링 현상을 연구하였다. 지름이 $15{\mu}m$이며 종횡비 4인 비아가 사용되었으며 펄스전류를 이용하여 도금을 하였다. 전류밀도는 $10{\sim}20mA/cm^2$, JGB 농도는 0~25 ppm까지 변화시키면서 JGB 농도와 전류밀도와 의 상관관계를 mapping 하였다. 그로부터 지름이 $15{\mu}m$이며 종횡비 4인 비아 필링의 최적 조건을 확립하였다.

• 한국진공학회지
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• 제10권1호
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• pp.27-30
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• 2001

절연보호막 처리된 Al-1%Si 박막배선에서 DC와 PDC 조건하에서의 Electromigration 현상에 관하여 조사하였다. $SiO_2$와 PSG/$SiO_2$ 절연보호막 층을 갖는 박막배선은 표준 사진식각 공정으로 제작되었고, 테스트라인 길이는 100, 400, 800, 1200, 1600 $\mu\textrm{m}$이다. Al-l%Si 박막배선에 고정된 전류밀도 $1.19\times10^7\textrm{A/cm}^2$의 DC와 duty factor가 0.5인 1Hz의 주파수에 고정된 전류밀도 $1.19\times10^7\textrm{A/cm}^2$의 PDC를 인가하였다. Electromigration 테스트에서 PSG/$SiO_2$ 절연보호막 시편의 Electromigration 저항성이 $SiO_2$ 절연보호막 시편보다 우수함을 알 수 있었다. PDC 에서 박막 배선의 수명이 DC 보다 2-4배 정도 길게 나타났으며, 박막 배선의 길이가 증가 할 수록 수명이 감소하다가 임계길이 이상에서 포화되는 경향을 보인다. Electromigration에 의한 결함 형태로는 전기적 개방을 야기시키는 보이드와 전기적 단락을 야기시키는 힐록이 지배적이다.

• 한국진공학회지
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• 제15권1호
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• pp.89-96
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• 2006

최근 미세전자 소자에서 초고집적, 적층구조 추세는 선폭이 $0.25{\mu}m$ 이하까지 소형화되고 있는 실정이다. 이러한 미세화는 박막배선에서 높은 전류밀도를 초래하게 된다. 높은 전류밀도 하에서는 엘렉트로마이그레이션에 의한 결함발생이 미세전자 소자에서의 치명적인 문제점의 하나로 대두되고 있다. 본 연구는 Ag, Cu, Au, 그리고 Al 박막 등에서 엘렉트로마이그레이션 특성을 조사함으로써 박막배선 재료를 개선하기 위한 것이다. 고전기전도도를 갖고 있는 Ag, Cu, Au, 그리고 Al 박막배선에서 엘렉트로마이그레이션에 대한 저항 특성을 결함발생 시간 분석으로부터 활성화 에너지를 측정함으로써 조사하였다. 광학현미경 그리고 XPS 분석이 박막에서의 결함분석에 사용되었다. Cu 박막이 엘렉트로마이그레이션에 대해 상대적으로 높은 활성화 에너지를 보였다. 따라서 Cu 박막이 높은 전류빌도 하에서 엘렉트로마이그레이션에 대한 높은 저항성이 요구되는 차세대 미세전자 소자에서 적합한 박막배선 재료로서의 가능성을 갖는 것으로 판단된다. 보호막 처리된 Al 박막은 평균수명 증가, 엘렉트로마이그레이션에 대한 저항 특성 향상을 나타내며 이는 보호막 층과 박막배선 재료 계면에서의 유전 보호막 효과에 기인하는 것으로 사료된다.

• 한국결정성장학회지
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• 제26권4호
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• pp.131-134
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• 2016

Czochralski 법으로 성장한 RE : YAG ($RE=Nd^{3+}\;,Er^{3+}\;,Yb^{3+}$) 단결정의 표면 결함을 측정하는 chemical polishing 및 etching 조건에 대하여 조사하였다. 최적의 chemical polishing 조건은 시편을 수직 방향으로 고정하고 85 % $H_3PO_4$ 용액에서 $330^{\circ}C$, 30분 동안 진행한 것이었다. 또한 최적의 chemical etching 조건은 85 % $H_3PO_4$ 용액에서 $260^{\circ}C$, 1시간 동안 진행한 것이었고, (111) 면에 $70~80{\mu}m$ 크기의 삼각형 etch pit들이 관찰되었다. 결함 밀도 분석 결과, Nd(1 %) : YAG는 $1.9{\times}10^3$개/$cm^2$, Er(7.3 %) : YAG는 $4.3{\times}10^2$개/$cm^2$, Yb(15 %) : YAG는 $5.1{\times}10^2$개/$cm^2$로 측정되었다.

• 한국결정학회지
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• 제4권2호
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• pp.74-85
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• 1993

Lithium niobate(LiNbO3) 단결정은 유전성, 압전성, 초전성, 비선형 광학 및 선형 전기광학 물질로서 다양한 응용 성을 가지고 있으므로 전기와 광학장치로 널리 사용되어지고 있다. 그러나 LiNbo3 단결정이 레이저를 이용한 광학장치로 응용될 때 레이저광의 세기에 따라 상굴절(ne)과 이상굴절(no)이 불규칙하게 변하는 장손상이 발생하여 비선 형 광학소자로의 이용에 한계가 있음이 밝혀졌다. 1980년 Zhong등이 LiNbO3에 MgO를 4.5mol% 첨가한 MgO:LiNbO3단결정을 성장시켜 물성을 조사한 결과 광손 상이 현저하게 감소된다고 발표한 후 이 분야의 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 순수한 LiNbO3 단결정의 최적 성장조건인 congrugnt한 LiNbOs(Li/Nb=0.486)에 MgO를 0, 2.5, 5.0, 7.5, 10.0 mol% 첨가시킨 MgO:LiNb03 단결정을 Czochalski법으로 성공적으로 성장시켰다. 결정성장은 성장온도 1250℃ 근방에서 회전속도 15rpm 인상속도 2.85 ∼3.25 mm/hr로 하였으며 냉각율은 30℃/hr이다. 성장시킨 단결정의 X-ray 회절실험과 편광현미경의 conoscope상 관찰로 양질의 MgO:LiNbO3 단결정이 성장되었음을 확인하였다. c축에 수직되게 절단한 c-pltae 시료 중 MgO가 첨가된 MgO:LiNb03 시료에서 나이테 형태의 둥근 원무늬가 나타나고 있다. 이 현상은 결정성장시 공기 중의 산소분압에 의해 MgO:LiNbO3 의 용융상태에서 MgO가 균일하게 분포되지 못하기 때문에 나타난 것으로 해석 된다. MgO 첨가량에 따른 MgO:LiNbo3 단결정의 결정 결함 구조를 조사하기 위하여 밀도측정을 하였다. MgO:LiNbO3 단결정의 밀도는 MgO론 2.5mol% 첨가한 시료에서 감소 하다가 5.0mol% 첨가한 시료에서 다시 증가하였으며 5.0mol%이상에서는 다시 감소하였다. 이 실험결과로 MgO 첨가량에 따른 결정 결함구조를 점 결함 모형 (point defect medel)으로 해석하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.123-123
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• 2010

3족 질화물계 물질은 발광다이오드와 같은 광전자소자적용에 있어서 매우 우수한물 질이다.일반적으로, GaN 에피 성장에 있어서 저온 중간층을 삽입한 2 단계 성장 방법은 낮은 결함밀도와 균일한 표면을 얻기 위해 도입된 기술이다. 특히 AlN 중간층은 GaN 중간층과 비교하였을 때 결정성뿐만 아니라 높은 온도에서의 열적안정성, GaN 기반의 자외선 검출기서의빛 흡수 감소 등의 장점을 가지고 있다. 또한 패턴 사파이어 기판위 GaN 에피 성장은 측면성장 효과를 통해 결함 밀도 감소와 광 추출 효율을 향상시키는 것으로 알려져 있다.또한 열응력으로 인한 기판의 휨 현상은 박막성장중 기판의 온도 분포를 불균일하게 만드는 원인이 되며 이는 결국 박막 조성 및 결정성의 열화를 유도하게 되고 최종적으로 소자특성을 떨어 뜨리는 원인이 되는데 AlN 중간층의 도입으로 이것을 완화시킬 수 있는 효과가 있다. 하지만, AlN 중간층이 패턴된 기판 위에 성장시킨 GaN 에피층에 미치는 영향은 명확하지 않다. 본 연구팀은 일반적인 c-plane 사파이어 기판과 플라즈마 건식 에칭을 통한 렌즈 모양의 패턴된 사파이어 기판을 이용해서 AlN 중간층과 GaN 에피층을 유기금속 화학기상증착법으로 성장하였다. 특히, 렌즈 모양의 패턴된 사파이어 기판은 패턴 모양과 패턴 밀도가 성장에 미치는 영향을 연구하기 위해 두가지 패턴의 사파이어 기판을 이용하였다. AlN 중간층 두께를 조절함으로써 최적화된 GaN 에피층을 90분까지 4단계로 시간 변화를 주어 성장 양상을 관찰한 결과, GaN 에피박막의 성장은 패턴 기판의 trench 부분에서 시작하여 기판의 패턴부분을 덮는 측면 성장을 보이고있다. 또한 TEM과 CL을 통해 GaN 에피박막의 관통 전위를 분석해 본 결과 측면 성장과정에서 성장 방향을 따라 옆으로 휘게 됨으로 표면까지 도달하는 결정결함의 수가 획기적으로 줄어드는 것을 확인함으로써 고품질의 GaN 에피층을 성장시킬 수 있었다. 그리고 패턴밀도가 높고 모양이 볼록할수록 측면 성장 효과로 인한 결정성 향상과 난반사 증가를 통한 임계각 증가로 광추출 효율이 향상 되는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 결과를 바탕으로 최적화된 AlN 중간층을 이용하여 패턴 기판위에서 고품질의 GaN 에피층을 성장시킬 수 있었다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2001년도 춘계학술대회 논문집 반도체재료
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• pp.30-33
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• 2001

Chemical mechanical polishing(CMP) process has been widely used to planarize dielectrics, which can apply to employed in integrated circuits for sub-micron technology. Despite the increased use of CMP process, it is difficult to accomplish the global planarization of free-defects in inter-level dielectrics (ILD). Especially, defects like micro-scratch lead to severe circuit failure, and affects yield. CMP slurries can contain particles exceeding $1{\mu}m$ size, which could cause micro-scratch on the wafer surface. The large particles in these slurries may be caused by particle agglomeration in slurry supply line. To reduce these defects, slurry filtration method has been recommended in oxide CMP. In this work, we have studied the effects of filtration and the defect trend as a function of polished wafer count using various filters in inter-metal dielectric(IMD)-CMP. The filter installation in CMP polisher could reduce defect after IMD-CMP. As a result of micro-scratches formation, it shows that slurry filter plays an important role in determining consumable pad lifetime.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2011년도 춘계학술발표대회
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• pp.32.1-32.1
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• 2011

39 K의 임계온도를 갖는 $MgB_2$ 초전도체를 이용한 전력에너지와 MRI 의료 기기로의 응용 가능성이 높아지고 있다. $MgB_2$ 초전도체 제조에 있어서 마그네슘과 반응성이 좋은 비정질의 붕소 원료 분말 가격이 비싼 반면 상대적으로 경제적인 결정질 분말의 기계적 밀링 공정을 이용하여 비정질화와 나노 입자로의 크기 감소 효과를 얻을 수 있다. 또한 탄소를 이용한 붕소 치환으로부터 고 자기장하에서 초전도 임계 성질을 향상시키고자 유, 무기물 형태의 여러 가지 탄소 소스를 개발하는 연구가 진행되어 왔다. 본 연구에서는 저가의 95~97% 순도, 약 1 ${\mu}m$ 이하 크기를 갖는 준결정상의 붕소 분말을 이용하여 기계적 밀링에 따른 붕소 분말의 비정질화 및 입자 나노화, $MgB_2$ 반응성 향상, $MgB_2$ 결정립 크기 감소 및 결정립계 피닝 증가에 의한 초전도 임계 물성 향상에 대하여 알아보았다. 또한 여러 시간 동안 밀링된 각 붕소 분말에 액체 글리세린을 이용한 탄소 도핑 전처리를 통하여 밀링 시간의 최적화를 알아보았고 이로부터 제조된 $MgB_2$ 초전도 벌크의 경우 적절한 임계온도 감소, 격자 왜곡 결함과 높은 결정립계 밀도 등에 의한 플럭스 피닝 향상으로 $MgB_2$ 초전도체의 임계전류밀도 및 비가역자기장이 증가함을 알 수 있었다. 즉, 경제성 있는 저급의 준결정상을 갖는 붕소 원료 분말의 입자 비정질 나노화 및 탄소 도핑 전처리를 통하여 $MgB_2$ 초전도 임계 물성을 향상시킬 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 1995년도 제8회 학술발표회 논문개요집
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• pp.057-58
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• 1995

극소전자 디바이스의 고집적화에 의해 박막배선의 선폭은 0.5$mu extrm{m}$ 이하로 축소되고 있고 상대적으로 높은 전류밀도가 흐르게 된다. 높은 전류밀도하에서는 현재 일반적으로 사용되고 있는 Al을 기본으로 하는 박막배선에서의 electromigration에 의한 결함 발생 그리고 비교적 낮은 전기전도도가 심각한 문제점으로 제기된다. 본 연구에서는 Al과 고전기전도도 물질인 Ag, Cu, 그리고 Au 박막배선에 대해 electromigration에 대한 저항성, 즉 activation energy를 측정 비교함으로써 차세대 극소전자 디바이스를 위한 박막배선재료로서의 가능성을 알아보고자 한다. Electromigration test 및 activation energy를 구하기 위해 순수 Ag, Cu, Al, Au 박막배선을 0.05$\mu\textrm{m}$ 두께, 100$\mu\textrm{m}$ 선폭, 그리고 5000$\mu\textrm{m}$ 길이로 SiO2 열산화막 처리된 pp-Si(100) 기판 위에 진공 증착시켰다. 가속화 실험을 위해 인가된 d.c. 전류밀도는 2$\times$106A/$ extrm{cm}^2$ 이었고, Al과 Au에서는 6$\times$106A/$\textrm{cm}^2$이었다. 실온에서 24$0^{\circ}C$까지의 온도범위에서 d.c.인가후의 저항변화를 측정하여 Median-Time-to-Failure(MTF)를 구한 후 Black 방정식을 이용하여 activation energy를 측정하였다. Activation energy는 Cu가 1.34eV로서 가장 높게 나타났고 Au가 1.01eV, Al이 0.66eV, Ag가 0.29eV의 순으로 측정되었다. 따라서 Cu와 Au 박막배선의 경우 Al보다 electromigration에 대한 저항력이 강한 고활성화에너지 특성을 갖는 고전기전도도 재료로서 차세대 극소전자 디바이스를 위한 대체 박막배선재료로서의 가능성을 보인다.