• KIPE Magazine
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• v.14 no.1
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• pp.21-25
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• 2009

전력반도체소자는 1947년 트랜지스터의 출현으로 반도체시대가 도래한 이후 사이리스터, MOSFET 및 IGBT 등으로 발전하였다. 개발당시에는 10A 정도의 전류처리 능력과 수백V 정도의 진압저지능력을 가지고 있었지만, 현재에는 정격전류로는 약 8,000A, 정격전압으로는 무려 12kV 급까지 발전되었다. 그러나 전력반도체 소자의 대부분은 실리콘을 윈료로 제작되고 있으며 현재 실리콘의 물성적 한계에 직면하여 고전압, 저손실 및 고속 스위칭화에 대한 새로운 도전이 시작되고 있다. SiC 전력용 반도체는 실리콘 반도체의 이론적 물성한계를 극복할 수 있는 소재로서 80년대 이후 각광받아 왔다. 하지만 대구경의 단결정 웨이퍼 및 저결함의 에피박막의 부재로 90년대 중반까지는 가능성 있는 재료로서만 연구되었다. 90년대 중반 단결정 웨이퍼가 상용화된 이후 단결정 웨이퍼의 대구경화 및 저결함화가 급속히 진전되어 전력용 반도체 소자의 개발도 활기를 띄게 되었다. 본 기고에서는 탄화규소 반도체소자의 기술동향에 대해 소개하고자 한다.

• Korean Journal of Crystallography
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• v.12 no.2
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• pp.102-112
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• 2001

The mechanical properties of silicon crystals are important from the viewpoint of wafer and device fabrication processes. It is now widely recognized that silicon undergoes a series of phase transformations when subjected to high pressures, using conventional high pressure devices, such as diamond anvils or indenters. Diamond tip scratching on a silicon surface in the various conditions introduces various kinds of mechanical damage and stressed states. Micro Raman spectroscopy was used to observe the phase transition of single crystal silicon. As results, different morphologies were observed as functions of scratching speed and loading condition and various phases were observed as functions of scratching speed and loading condition.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.373-375
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• 2011

최근 태양전지 연구에서 저가격화를 실현하는 방법 중 하나로 폐 실리콘 웨이퍼를 재생하는 방법에 관하여 많은 연구가 진행되고 있다. 그러나 기존 웨이퍼 재생공정은 높은 재처리 비용과 복잡한 공정등의 많은 단점을 가지고 있다. 결정형 태양전지에서 저가격화 및 고효율은 태양전지를 제작하는데 있어 필수 요소 이다. 그 중 결정질 태양전지 고효율을 위한 여러 연구 방법 중 표면 텍스쳐링(texturing)에 관한 연구가 활발하다. 텍스쳐링은 표면반사에 의한 광 손실을 최소화 하여 효율을 증가시키기 위한 방법으로 습식 식각과 건식 식각을 사용하여 태양전지 표면 위에 요철 및 피라미드구조를 형성하여 반사율을 최소화 시킨다. 건식식각은 습식식각과 다른 환경적 오염이 적은 것과 소량의 가스만으로 표면 텍스쳐링이 가능하여 많은 연구가 진행중이다. 건식 식각 중 하나인 RIE(reactive ion etching)는 고주파를 이용하여 플라즈마의 이온과 silicon을 반응 시킨다. 실험은 RIE를 이용하여 SF6/02가스를 혼합하여 비등방성 에칭 및 피라미드 구조를 구현하였다. RIE 공정 중 SF6/02가스는 높은 식각 율을 갖으며 self-masking mechanism을 통해 표면이 검게 변화되고 반사율이 감소하게 된다. 이 과정을 통해 블랙 실리콘을 형성하게 된다. 블랙 실리콘은 반사율 10% 이하로 self-masking mechanism으로 바늘모양의 구조를 형성되는 게 특징이며 표면이 검은색으로 반사율이 낮아 효율증가로 예상되지만 실제 바늘 모양의 블랙 실리콘은 태양전지 제작에 있어 후속 공정 인 전극 형성 시 Ag Paste의 사이즈와 표면 구조를 감안할 때 태양 전지 제작 시 Series resistance를 증가로 효율 저하를 가져온다. 본 연구는 SF6/02가스를 혼합하여 기존 RIE로 형성된 바늘모양의 구조의 블랙 실리콘이 아닌 RIE 내부에 metal-mesh를 장착하여 단결정(100)실리콘 웨이퍼 표면을 텍스쳐링 하였고 SF6/02 가스 1:1 비율로 공정을 진행 하였다. metal-mesh 홀의 크기는 100um로 RIE 내부에 장착하여 공정 시간 및 Pressure를 변경하여 실험을 진행하였다. 공정 시간이 변경됨에 따라 단결정(100) 실리콘 웨이퍼 표면에 피라미드 구조의 균일한 1um 크기의 블랙 실리콘을 구현하였다. 바늘모양의 블랙 실리콘을 피라미드 구조로 구현함으로써 바늘 모양의 단점을 보완하여 태양전지 전기적 특성을 분석하여 태양전지 제작시 변환 효율을 증가시킬 것으로 예상된다.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.28 no.5
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• pp.179-184
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• 2018

To lessen oxygen concentrations in a wafer through modifying the length of graphite heaters, we investigated the influence of relative distance from heater to quartz crucible on temperature profile of hot-zone in Czochralski silicon-crystal growth by simulation. In particular, ATC temperature and power profiles as a function of different ingot body positions were investigated for five different heater designs; (a) typical side heater (SH), (b) short side heater-up (SSH-up), (c) short side heater-low (SSH-low), (d) bottom heater without side heater (Only-BH), and (e) side heater with bottom heater (SH + BH). It was confirmed that lower short side heater exhibited the highest ATC temperature, which was attributed to the longest distance from triple point to heater center. In addition, for the viewpoint of energy efficiency, it was observed that the typical side heater showed the lowest power because it heated more area of quartz crucible than that of others. This result provides the possibility to predict the feed-forward delta temperature profile as a function of various heater designs.

• Korean Journal of Optics and Photonics
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• v.3 no.1
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• pp.50-54
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• 1992

Maskless depositon of copper onto n-doped and p-doped Si in an aqueous copper sulfate solution is investigated. On p-doped Si substrates, microscopic $(~10\mu\textrm{m}$) copper spots are deposited by illuminating continuous wave $Ar^+$ laser beam of wavelength 514.5 nm. Copper deposition on n-doped Si substrates is also achieved by shinning second harmonic pulses $(pulse width~25 nsec, \lambda=530 nm)$ of a passively Q-switched Nd:YAG laser. The observed deposition is attributed to the electric field resulting from the Galvanic potential of a semiconductor-electrolyte junction.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.11a
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• pp.48.1-48.1
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• 2010

Mono-crystalline silicon solar cell is fabricated by using alkali metals. These alkali metal, used in wet etching process, must be removed for the high efficiency solar cell. As wet etching process has been adapted due to its low cost. But lots of alkali metals like potassium remains on the silicon surface and acts as impurities. To remove these alkali metals many of cleaning process have to be applied when solar cell manufacturing process. In terms of alkali metal removal, modified etchant solution is required for concise cleaning process. In this paper ethylenediamine was used and proposed for the substituion of postassium hydroxide.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.11 no.4
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• pp.249-255
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• 2002

For a formation of membrane structures, single crystal silicon wafers have been anisotropically etched with solutions of KOH and KOH-IPA. The etching rate was observed to be strongly dependent upon the etchant temperature and concentration. Mask patterns for the etching experiment was aligned to incline $45^{\circ}$on the primary flat of the silicon wafer. The different etching characteristics were observed according to pattern directions and etchant concentration. When the KOH concentration was fixed to 20 wt%, the U-groove etching shape was observed for the etching temperature of above $80^{\circ}C$, and V-groove shapes observed at below $80^{\circ}C$. Hillocks, which were generated at the etched silicon surfaces, has been decreased as the increasing of the etchant temperature and concentration.

• Proceedings of the Korean Society Of Semiconductor Equipment Technology
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• 2003.12a
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• pp.23-25
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• 2003

단결정 실리콘의 이방성 습식식각을 위하여 KOH 용액을 사용하여 식각 특성을 관찰하였다. 식각율은 식각액의 온도와 농도에 따라 변하는 것이 관찰되었으며, 패턴 형성 방향과 식각액의 농도에 따라 식각 형태가 다름도 알 수 있었다. 식각용액의 농도 20wt0% 이고 식각 시의 온도가 $80^{\circ}C$ 이상에서는 알파벳 "U" 자 모양의 형태로 식각이 이루어지고, 그 이하의 온도와 농도에서는 "V" 자 모양의 식각형태가 이루어졌다.; 자 모양의 식각형태가 이루어졌다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.11a
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• pp.47.2-47.2
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• 2010

For reducing outer reflection in mono-crystalline silicon solar cell, wet texturing process has been adapted for long period of time. Nowadays mixed solution with potassium hydroxide and isopropyl alcohol is used in silicon surface texturing by most manufacturers. In the process of silicon texturing, etch rate is very critical for effective texturing. Several parameters influence the result of texturing. Most of all, temperature, process time and concentration of potassium hydroxide can be classified as important factors. In this paper, temperature, process time and concentration of potassium hydroxide were set as major parameters and 3-level test matrix was created by using robust design for the optimized condition. The process optimization in terms of lowest reflection and stable etch rate can be traced by using robust design method.

• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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• 2010.05a
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• pp.725-726
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• 2010