• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.337-337
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• 2014

투명 전도성 산화물(transparent conductive oxide: TCO) 박막은 높은 투과율과 낮은 비저항 덕분에 LCD (liquid crystal display), PDP (plasma display panel), OLED (organic light emitting display) 등 평판 디스플레이에 널리 사용되고 있다. 현재 양산되고 있는 ITO (indium tin oxide)는 90% 이상의 높은 투과율과 우수한 전도성으로 인해 TCO 박막 가운데서 디스플레이 산업에서 가장 널리 쓰이고 있다. 그런데, ITO의 인듐산화물에 의한 간질성 폐렴(interstitial pneumonia)의 유발 위험이 있다든가, 인듐의 매장량이 적어 원자재 가격이 비싼 단점도 가지고 있다. 이에 최근 ITO를 대체할 수 있는 TCO물질로 많은 연구가 이루어지고 있는데, 특히 AZO (aluminum-doped zinc oxide)는 그 중 대표적인 대체물질로서 독성이 없고 가격도 저렴하여 많은 관심이 증폭되고 있다. 현재 AZO는 sol-gel 방법이나 CVD (chemical vapor deposition) 또는 스퍼터링 방법 등으로 증착되고 있다. 본 연구에서는 두 개의 이종타겟(hetero target)을 장착한 대향 타겟 스퍼터링(facing target sputtering: FTS) 장치를 사용하여 AZO 박막을 제작한다. 기존의 여러 증착법과 달리, FTS 장치는 두 타겟 사이에 형성되는 플라즈마 내의 ${\gamma}$-전자를 구속하게 되며, 낮은 가스 압력에서 고밀도 플라즈마가 생성되어 빠른 증착 속도와 안정적인 방전을 유지한 상태에서 박막을 증착할 수가 있다. 또한 기판과 플라즈마가 이격되어 있어 높은 에너지를 갖는 입자들의 기판 충돌을 억제할 수 있는 장점들을 갖는다. 이종 타겟인 ZnO와 Al2O3를 사용하고 각 타겟에 인가되는 파워 변화를 통해 AZO 박막 내 Al2O3의 성분비를 조절하였다. ZnO 타겟의 증착 파워를 100 W로 고정할 경우, Al2O3 타겟의 증착 파워가 (50~90) W으로 실험을 하였으며, Al2O3 타겟의 증착 파워가 70 W일 때 AZO 박막의 Al2O3 성분비는 2.02 wt.%이며 박막의 비저항 값은 $5{\times}10^{-4}{\Omega}{\cdot}cm$로 최소값을 보였다. 이러한 비저항의 변화는 파워에 따른 AZO 박막의 캐리어 이동도(Hall mobility)와 캐리어의 농도(Carrier Concentration)의 변화와 밀접한 관계가 있음을 보여주며, 특히 AZO 박막의 캐리어 농도와 캐리어 이동도는 AZO 박막을 형성하고 있는 결정립의 크기에 의존하는 것이 X-선 회절 패턴과 SEM으로부터 확인되었다. 특히, 본 연구에서는 두 개의 이종 타겟(hetero target) Al2O3와 ZnO를 장착하고 각각의 파워를 변화시켜 도핑 량을 조절할 수는 대향 타겟 스퍼터링(FTS: facing-target sputtering) 방법을 이용하여 제작된 AZO 박막에 대해 전기적, 광학적 및 구조적 특성을 분석하고 ITO의 대체물로서의 가능성을 검토하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2007.06a
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• pp.116-116
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• 2007

21 세기에 접어들면서 인터넷을 통한 정보 통신의 발달과 개인 휴대용 이동 통신기기의 활발한 보급에 따라 휴대형 전자기기들의 소형화와 고성능화로 나아가고 있다. 이러한 전자기기에 사용될 IC의 내장 메모리 또한 집적화 및 고속화, 저 전력화가 이루어져야 한다. 이러한 전자기기들에 필수적인 압전 세라믹스 부품 중 압전 부저 및 기타 음향 부품등을 각종 전자기기와 무선 전화기에 채택함으로써 압전 부품에 대한 수요와 생산이 계속 증가할 것으로 전망된다. 이처럼 압전 세라믹스를 이용한 그 응용 범위는 대단히 방대하며, 현재 모든 압전 부품들은 PZT 계열 재료로 만들어지고 있고, 차후 모두 비납계열 재료로 대체될 것이 확실시된다. Pb의 환경오염은 이미 오래전부터 큰 문제점으로 인식되고 있었으며 그 일례로 미국의 캘리포니아 주에서는 1986년부터 약 800종의 유해물질, 그 중에서도 Pb 사용을 300ppm 이하로 규제하는 Proposition 65를 제정하여 실행하고 있다. 그리고 2003년 2월에 EU (European Union) 에서 발표한 전자산업에 관한 규제 사항중 하나인 위험물질 사용에 관한 지칭 (Restriction of Hazardous Substance, RoHS) 에 의하면, 2006 년 7월부터 전기 전자 제품에 있어서 위험 물질인 Pb을 포함한 중금속 물질(카드늄, 수은, 6가 크롬, 브롬계 난연재)의 사용을 금지한다고 발표하였다. 비록 전자세라믹 부품에 함유된 Pb는 예외 사항으로 두었지만 대체 가능한 물질이 개발되면 전자세라믹 부품에서도 Pb의 사용을 금지한다고 규정하였다. 더욱이 일본은 2005 년부터 Pb 사용을 금지시켰다. 이와 같이 Pb가 환경에 미치는 영향 때문에 비납계 강유전 물질 및 압전 세라믹스 재료에 대한 연구가 전 세계적으로 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 비납계 강유전체의 patterning을 위해서, NKN 박막을 고밀도 플라즈마원인 ICP를 이용하여 식각 mechanism을 연구하고, 식각변수에 따른 식각 공정을 최적화에 대하여 연구하였다. 가스 혼합비에 따라 식각 할때 700 W의 RF 전력과 - 150 V의 직류 바이어스 전압을 인가하였고, 공정 압력은 2 Pa, 기판 온도는 $23^{\circ}C$로 고정하였다. 식각 속도는 Tencor사의 Alpha-step 500을 이용하여 측정되었으며 식각 시 NKN 박막 표면과 라디칼과의 화학적인 반응을 분석하고 식각 메커니즘을 규명하기 위하여 XPS(x-ray photoelectron spectroscopy)를 사용하였다.

• Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
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• v.38 no.12
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• pp.8-13
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• 2001

Cerium oxide ($CeO_2$) thin film has been proposed as a buffer layer between the ferroelectric thin film and the Si substrate in Metal-Ferroelectric-Insulator-Silicon (MFIS) structures for ferroelectric random access memory (FRAM) applications. In this study, $CeO_2$ thin films were etched with $Cl_2$/Ar gas mixture in an inductively coupled plasma (ICP). Etch properties were measured for different gas mixing ratio of $Cl_2$($Cl_2$+Ar) while the other process conditions were fixed at RF power (600 W), dc bias voltage (-200 V), and chamber pressure (15 mTorr). The highest etch rate of $CeO_2$ thin film was 230 ${\AA}$/min and the selectivity of $CeO_2$ to $YMnO_3$ was 1.83 at $Cl_2$($Cl_2$+Ar gas mixing ratio of 0.2. The surface reaction of the etched $CeO_2$ thin films was investigated using x-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis. There is a Ce-Cl bonding by chemical reaction between Ce and Cl. The results of secondary ion mass spectrometer (SIMS) analysis were compared with the results of XPS analysis and the Ce-Cl bonding was monitored at 176.15 (a.m.u). These results confirm that Ce atoms of $CeO_2$ thin films react with chlorine and a compound such as CeCl remains on the surface of etched $CeO_2$ thin films. These products can be removed by Ar ion bombardment.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.11a
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• pp.66-66
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• 2008

본 연구에서는 ITO/Ag/ITO 다층 박막을 유기발광소자와 플렉시블 광전소자의 전극으로 적용하기 위하여 선형 대항 타겟 스퍼터(Linear facing target sputter) 시스템을 이용하여 성막하였고, ITO/Ag/ITO 다층박막의 전기적, 광학적, 구조적 특성을 분석하였다. 선형 대항 타겟 스퍼터 시스템은 강한 일방항의 자계와 타겟에 걸린 음극에 의해 전자의 회전, 왕복 운동이 가능해 마주보는 두 ITO 타겟 사이에 고밀도의 플라즈마를 구속 시켜 플라즈마 데미지 없이 산화물 박막을 성막시킬 수 있는 장치이다. 대항 타겟 스퍼터 시스템을 이용하여 성막한 ITO 전극을 DC power, working pressure, Ar/O2 ratio 에 따른 특성을 각각 분석하였다. glass 기판위에 최적화된 ITO 전극을 bottom layer로 두고, bottom ITO layer 위에 thermal evaporation 을 이용하여 Ag 박막을 6~20nm의 조건에 따라 두께를 다르게 성막하고, Ag 박막을 성막한 후에 다시 bottom ITO 전극과 같은 조건으로 ITO 전극을 top layer로 성막 하였다. 두 비정질의 ITO 전극 사이에 매우 앓은 Ag 박막을 성막 함으로 해서 glass 기판위에 ITO/Ag/ITO 다층 박막전극은 매우 낮은 저항과 높은 투과도를 나타낸다. ITO/Ag/ITO 박막의 전기적 광학적 특성을 보기 위해 hall measurement와 UV/visible spectrometer 분석을 각각 진행하였다. ITO/Ag/ITO 다층 박막 전극이 매우 얇은 두께임에도 불구하고 $4\Omega$/sq.의 낮은 면저항과 85%의 높은 투과도를 나타내는 이유는 ITO/Ag/ITO 전극 사이에 있는 Ag층의 표면 플라즈몬 공명 (SPR) 현상으로 설명할 수 있다. ITO/Ag/ITO 전극의 Ag의 거동을 분석 하기위해 FESEM분석과 synchrotron x-ray scattering 분석을 하였다. ITO/Ag/ITO 전극의 Ag층이 islands의 모양에서 연속적으로 연결되는 변화과정 중에 SPR현상이 일어남을 알 수 있다. 여기서, 대항 타겟 스퍼터 시스템을 이용하여 성막한 ITO/Ag/ITO 다층박막을 OLED 또는 inverted OLEDs의 top 전극으로의 적용 가능성을 보이고 있다.

• Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
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• v.37 no.11
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• pp.18-24
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• 2000

(Ba,Sr)$TiO_3$ thin films have attracted great interest as new dielectric materials of capacitors for ultra-large-scale integrated dynamic random access memories (ULSI-DRAMs) such as 1 Gbit or 4 Gbit. In this study, inductively coupled $BCl_3/Cl_2/Ar$ plasmas was used to etch (Ba,Sr)$TiO_3$ thin films. RF power/dc bias voltage=600 W/-250 V and chamber pressure was 10 mTorr. The $Cl_2/(Cl_2+Ar)$ was fixed at 0.2 the (Ba,Sr)$TiO_3$ thin films were etched adding $BCl_3$. The highest (Ba,Sr)$TiO_3$ etch rate is $480{\AA}/min$ at 10 % $BCl_3$ to $Cl_2/Ar$. The change of Cl, B radical density measured by optical emission spectroscopy(OES) as a function of $BCl_3$ percentage in $Cl_2/Ar$. The highest Cl radical density was shown at the addition of 10% $BCl_3$ to $Cl_2/Ar$. To study on the surface reaction of (Ba, Sr)$TiO_3$ thin films was investigated by XPS analysis. Ion bombardment etching is necessary to break Ba-O bond and to remove $BaCl_2$. There is a little chemical reaction between Sr and Cl, but Sr is removed by physical sputtering. There is a chemical reaction between Ti and Cl, and $TiCl_4$ is removed with ease. The cross-sectional of (Ba,Sr)$TiO_3$ thin film was investigated by scanning electron microscopy (SEM), the etch slope is about 65~70$^{\circ}$.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.18 no.1
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• pp.24-28
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• 2007

The etching of zinc oxide (ZnO) thin films has been studied using a high density plasma in a $Cl_2/Ar$ gas. The etch characteristics of ZnO thin films were systematically investigated on varying $Cl_2$ concentration, coil rf power, dc-bias voltage, and gas pressure. With increasing $Cl_2$ concentration, the etch rate of ZnO thin film increased, the redeposition around the etched patterns decreased but the sidewall slope of the etched patterns slanted. As the coil rf power and dc-bias voltage increased, the etch rates of ZnO thin films increased and etch profiles of ZnO thin films were improved. With increasing gas pressure, the etch rate of ZnO thin films slightly increased but little change in etch profile was observed. Based on these results, the optimal etching conditions of ZnO thin film were selected. Finally, the etching of ZnO thin films with a high degree of anisotropy of approximately $75^{\circ}{\sim}80^{\circ}$ without the redepositions and residues was successfully achieved at the etching conditions of 20% $Cl_2$ concentration, coil rf power of 1000 W, dc-bias voltage of 400 V, and gas pressure of 5 mTorr.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2001.06a
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• pp.8-8
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• 2001

초고속 증착은 짧은 시간에 박막 형성을 가능하게 하므로 window glass 코팅등의 대면적 코팅에 있어서 비용을 절감 시키고, 대량생산을 가능하게 만들기 때문에 관심이 집중되고 있다. 고속증착 공정으로는 high current arc, laser arc, hollow cathode discharge ion plating 그리고 마그네트론 스퍼터링법 등이 있다. 특별히 마그네트론 스퍼터링법은 3m이상의 넓이에 코팅을 할때 두께가 매우 균일하며, 증착율은 evaporation 공정에 비해 경제적, 기능적인 면에서 효율적이다. 그리고 증착된 박막은 매우 조밀하고 좋은 밀착력을 갖고 있으며, 고융점 금속을 포함하여 금속 합금 및 혼합물의 비율을 조정 및 금속 산화물, 질화물, 탄화물 등과 같은 금속의 증착도 stoichiometry를 조정하여 박막을 합성 시키는데 있어서 효과적이다. 이러한 초고속 증착을 만들기 위한 마그네트론 스퍼터링법의 요건은 마그네트론 원이 높은 타켓 power density를 가져야 하며, 타켓에서 효율적으로 플라즈마를 구속하여 스퍼터 되는 이온의 양을 최대화 시킬 수 있어 한다. 따라서 본 실험에서는 초고속 증착을 위해서 직경 50mm 타켓의 UBM magnetron원을 설계 제작하였다. 고밀도의 플라즈마를 형성시키기 위해서, Poisson simulation c code를 이용하여 자기장의 방향, 세기 및 밀도를 측정 하였고, 자기장 측정기(Gauss meter)를 이용하여 실제 자장을 측정 비교 분석하였다. 상기의 data를 바탕으로 여러 형상의 마그네트론원을 설계, 제작하였고. 마그네트론 원의 특성 분석을 위해 I-V 방전 특성을 평가하였고 substrate ion current density와 박막의 증착율을 측정하였다.duty-on 시간의 증가에 따라 $Cr_2N$ 상의 형성이 점점 많아져 80% duty-on 시간 경우에는 거의 CrN과 $Cr_2N$ 상이 공존하는 것으로 나타났다. 또한 duty-on 시간이 증가할수록 회절피크의 세기가 증가하여 결정화가 더 많이 진행되어짐을 알 수 있었다. 마찬가지로 바이어스 펄스이 주파수에 다른 결정성의 변화도 펄스의 주파수가 증가할수록 박막이 결정성이 좋아지고 $Cr_2N$ 상이 쉽게 형성되었다. 증착 진공도에 따른 결정성은 상대적으로 질소의 농도가 높은 낮은 진공도에서는 CrN 상이 주로 형성되었으며, 반대로 높은 진공도에서는 $Cr_2N$ 상이 많이 만들어졌다. 즉 $1.3{\times}10^{-2}Torr$의 증착 진공도에서는 CrN 상만이 보이는 반면 $9.0{\tiems}1-^{-2}Torr$ 진공도에서부터 $Cr_2N$ 상이 형성되기 시작하여 $5.0{\tiems}10^{-2}Torr$ 진공도에서는 두개의 상이 혼재되어 있음을 알 수 있었다. 박막의 내마모성을 조사한 결과 CrN 박막의 마찰 계수는 초기에 급격하게 증가한 후 0.5에서 0.6 사이의 값으로 큰 변화를 보이지 않았으며, $Cr_2N$ 박막도 비슷한 거동을 보였다.차 이, 목적의 차이, 그리고 환경의 의미의 차이에 따라 경관의 미학적 평가가 달라진 것으로 나타났다.corner$적 의도에 의한 경관구성의 일면을 확인할수 있지만 엄밀히 생각하여 보면 이러한 예의 경우도 최락의 총체적인 외형은 마찬가지로 $\ulcorner$순응$\lrcorner$

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.15 no.6
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• pp.630-636
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• 2006

Scale down of semiconductor gate pattern will make progress centrally line width into transistor according to the high integration and high density of flash memory semiconductor. Recently, the many researchers are in the process of developing research for using the ONO(oxide-nitride-oxide) technology for the gate pattern give body to line breadth of less 100 nm. Therefore, etch rate and etch profile of the line width detail of less 100 nm affect important factor in a semiconductor process. In case of increasing of the platen power up to 50 W at the ICP etcher, etch rate and PR selectivity showed good result when the platen power of ICP etcher has 100 W. Also, in case of changing of HBr gas flux at the platen power of 100 W, etch rate was decreasing and PR selectivity is increasing. We founded terms that have etch rate 320 nm/min, PR selectivity 3.5:1 and etch slope have vertical in the case of giving the platen power 100 W and HBr gas 35 sccm at the ICP etcher. Also notch was not formed.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.19 no.6
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• pp.495-500
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• 2010

In this study, $Al_2O_3$ and $TiO_2$ films was deposited on to PES (poly(ethersulfon) substrate by using atomic layer deposition as functions of deposition temperature and plasma power. The density and carbon contents of $Al_2O_3$ and $TiO_2$ films was changed by varying process conditions. High density thin films was achieved through optimizing the process conditions. Buffer layer was deposited prior to the processing of upper thin films to avoid PES surface destruction during the high power plasma process and to enhances the tortuous path for water vapor permeation for the defect decoupling effect. The water vapor transmission rate by using MOCON test was investigated to analyze the effect. Water vaper permeation properties was improved by using the inorganic multi-layer passivation layer and activation energy of the water vapor permeation was increased.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.279.1-279.1
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• 2016

박막 트랜지스터 (thin film transistor, TFT)는 고밀도, 대면적화로 높은 전자의 이동도가 요구되면서, 비정질 실리콘 (a-Si)에서 다결정 실리콘 (poly-Si) TFT 로 연구되었다. 이에 따라 비정질 실리콘에서 결정질 실리콘으로의 상변화에 대한 결정화 연구가 활발히 진행되었다. 또한, 박막 태양전지 분야에서도 유리기판 위에 비정질 층을 증착한 후에 열처리를 통해 상변화하는 고상 결정화 (solid-phase crystallization, SPC) 기술을 적용하여, CSG (thin-film crystalline silicon on glass) 태양전지를 보고하였다. 이러한 비정질 실리콘 층의 결정화 기술을 결정질 실리콘 태양전지 에미터 형성 공정에 적용하고자 한다. 이 때, 플라즈마화학증착 (Plasma-enhanced chemical vapor deposition, PECVD) 장비로 증착된 비정질 실리콘 층의 열처리를 통한 결정화 정도가 중요한 요소이다. 따라서, 비정질 실리콘 층의 결정화에 영향을 주는 인자에 대해 연구하였다. 비정질 실리콘 증착 조건(H2 가스 비율, 도펀트 유무), 실리콘 기판의 결정방향, 열처리 온도에 따른 결정화 정도를 엘립소미터(elipsometer), 투과전자현미경 (transmission electron microscope, TEM), 적외선 분광기 (Fourier Transform Infrared, FT-IR) 측정을 통하여 비교 하였다. 이를 기반으로 결정화 온도에 따른 비정질 실리콘의 결정화를 위한 활성화 에너지를 계산하였다. 비정질 실리콘 증착 조건 보다 기판의 결정방향이 결정화 정도에 크게 영향을 미치는 것으로 확인하였다.