• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.113-113
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• 2016

반도체 산업이 발전하고 기술이 향상됨에 따라 미세화되고 복잡한 구조의 소자가 개발되고 있으며, 2차원 소재 등 다양하고 새로운 소재들이 발견 및 연구되고 있다. 새로운 소재 또는 기술을 이용한 고품질 소자를 개발하기 위해서는 우수한 특성(높은 순도, 우수한 분해 및 반응 특성)을 지닌 증착소재의 개발 및 평가가 선행되어야 한다. 기존의 증착소재의 기본 물성을 측정하는 방법인 단순 기상 Fourier transform infrared spectroscopy(FT-IR) 분석법은 실제 공정에서의 증착경향을 대변하기 어렵다는 단점이 있다. 이러한 단점을 보완하기 위해 개조된 attenuated total reflection (ATR) 액세서리를 이용하여 실제 공정에서의 증착경향을 대변하고자 하였다. 본 연구에서는 반도체 증착소재의 분해 및 표면 흡착 특성을 분석하기 위해 ATR-FTIR 분석법을 이용하여 수행하였으며, 분산안정도에 따른 nanoparticle을 ATR의 크리스탈 표면에 분포시켜 hexamethyldisilazane(HMDS) source의 흡착 효율을 향상시키는 연구를 수행하였다. Nanoparticle의 분산안정도를 높이기 위하여 suspension 상태에서 pH, sonication, 분산제를 이용하였으며, nanoparticle을 ATR crystal 표면에 분포하여 분석한 결과, 분산안정도에 따라 HMDS의 흡착효율이 달라짐을 확인하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.176-176
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• 2011

실리콘 질화막($Si_3N_4$)과 산화막($SiO_2$)은 반도체 소자를 구성하는 물질 중 가장 널리 사용되는 유전 또는 절연물질이다. 이러한 실리콘 산화막과 질화막은 적용할 소자에 따라 다양한 CVD나 ALD 공정을 기반으로 제조한다. 증착공정 개발에 있어 실리콘 증착소재가 성공여부를 결정하는 근간이 되며, 이는 실리콘 증착소재의 특성에 따라 증착된 산화막과 질화막의 물성이 크게 변하기 때문이다. 실리콘 증착소재 개발을 위해서 국내외 증착소재 합성업체가 노력을 기울이고 있지만 개발된 증착소재의 특성을 정확히 진단하기 위한 기술이 뒷받침되지 않아 개발 효율이 높지 않은 것이 현실이다. 한국표준과학연구원 내 진공기술센터에서는 이러한 실리콘 증착소재의 특성, 특히 반응성을 평가하기 위한 기술 및 시스템을 개발하고 이를 활용하고 있다. 본 연구에서는 적외선 분광법을 이용하여 개발된 증착소재의 기상 열적안전성 및 반응기체에 따른 반응성을 실시간으로 진단하였다. 반응기체로는 산화막을 증착하기 위해 가장 많이 사용되는 $H_2O$와 질화막을 증착하기 위해 가장 많이 사용되는 $NH_3$를 사용하였다. 각 반응기체의 유량별, 가스셀 온도, 압력 등의 반응조건의 변화에 따른 실리콘 증착소재의 반응성 및 안정성을 평가하고 기존에 양산용으로 소자제조에 사용되고 있는 증착소재와 비교평가를 수행하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.72-72
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• 2015

메모리 반도체 세계 시장 점유율 1위 뿐만 아니라 국내 전체 산업 가운데 가장 중추적인 역할을 하는 반도체 산업의 지속적인 성장과 국가 경제의 발전을 위해서 소자 업체 뿐만 아니라 장비, 소재, 부품 산업의 동반 성장은 반드시 필요하다. 그 중에서 특히 소재, 부품 산업을 발전시키는 것이 국산 반도체 장비의 시장 점유율이 낮은 현 시점에서 가장 필요한 선택이다. 반도체 소재, 부품 산업의 발전을 위해서 제일 먼저 해야할 일은 영세한 국내 반도체 소재, 부품 산업을 활성화 시키는 것이며, 지속 적인 연구 개발, 성능 평가 방안 확보, 수요 업체와의 연계 방안 확보 등이 주요 현안이다. 반도체 소자 업체, 장비 업체에서 원하는 소재 및 부품의 성능을 만족하는 제품을 만들기 위해서는 우선 소재 및 부품의 기본 특성을 만족하는지에 대한 평가가 필요하고, 더 나아가서는 디바이스의 특성을 만족시켜줄 수 있는 한 단계 상향된 수요자의 요구 조건을 만족 시켜줄 수 있어야 한다. 본 연구에서는 그 중 특히 중요한 요소인 성능 평가에 대해서 논하고자 한다. 우선 반도체 공정용 소재에 대해서 살펴 보면 대표적인 반도체 소재로 증착용 Precursor, Photo Resistor, Sputter Target 등이 있다, 평가 방법으로는 ALD용 Precursor의 경우 대기 노출시 폭발, 화염 발생 등의 위험 요소를 안고 있어 특별한 주의가 요구 된다. PR이나 Sputter Target은 상대적으로 위험성은 적으며, 다양한 성능 평가 들이 가능하다. 다음으로 부품 평가에 대해서 살펴 보자. 본 원에서 가장 많이 진행된 부품 평가는 개발된 Pump의 성능 평가이다. 개발된 Pump는 1차적으로 KRISS 진공센터 에서 기본 Pumping 능력 평가를 실시하고, 다음으로 공정 평가를 실시한다. Pump마다 특성이 달라서 각 펌프의 성능 평가에 적합한 공정과 장비를 우선 선정하고 그에 합당한 공정을 진행하여 평가를 실시한다. 고 진공용인 Cryo Pump는 순수한 물질의 증착이 중요한 Metal Sputter 공정 장비에 장착하여 공정용 Gas를 흘리면서 Pump의 구동에 따른 성능 평가를 하고, 다음으로 실제로 Metal Sputter를 실시해서 Wafer에 증착된 물질의 특성을 확인한다. 다음으로 Turbo Pump의 경우 Etch 장비에 장착하여 Etch Uniformity, Etch Rate, By-product 배출 정도에 대해서 평가를 한다. Dry Pump는 비교적 공정 압력이 낮은 PECVD 공정 장비에서 평가를 진행 한다. 마지막으로 공정 진단, 챔버 상태 진단 등을 할 수 있는 별도의 부품 또는 장치로 PBMS, PCDS, OES 등의 평가에 대해서 논한다. 본 장치들은 실제 반도체 공정 장비와 환경에서 평가가 되어야지만 최종 사용자 입장에서 신뢰를 가지고 결과에 대해서 접근할 수 있다. 위에 논의된 장치들은 현재 공정 장비에 부착되어서 판매 되고 있는 것이 아니라 수요가 많지 않으나, 자체 성능 개선과 적합한 평가를 통해서 장치의 성능이 인정되면 300 mm 이상 Wafer 공정에서 반드시 필요한 실시가 공정 진단을 위해서 폭발적인 수요를 창출할 수 있으리라 본다.

• 전자통신동향분석
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• 제28권5호
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• pp.111-121
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• 2013

인쇄전자(printed electronics) 기술은 인쇄가 가능한 기능성 전자 잉크 소재를 이용하여 초저가격의 프린팅 공정을 통해서 다양한 전자소자를 제작하는 기술로써, 차세대 ICT 기기의 제작에 적합한 전자제품을 생산하는데 적합한 공정기술로 잘 알려져 있다. 현재 인쇄전자의 기술수준은 일부 요소 부품들을 제작하고 간단한 전자회로를 구현하는 수준에 머무르고 있으나, 도체, 반도체, 절연체의 여러 잉크 소재 및 다양한 초미세 인쇄공정 기술의 개발이 진행됨에 따라 향후 폭넓은 분야에 적용될 것으로 기대된다. 이러한 인쇄전자의 관련 기술 중에서 최근 삼차원(3D) 프린팅 기술이 부상하고 있는데, 지난해 Economist에서는 3D 프린팅을 제3차 산업혁명을 가져올 기술 중 하나로 소개했으며, 세계경제포럼(WEF: World Economic Forum)에서는 2013년 10대 유망 기술 중 하나로 선정했다. 올해 초, 미국의 오바마 대통령은 국정연설에서 거의 모든 제품의 생산 방식을 바꿀 수 있는 잠재력을 가진 기술로 3D 프린팅을 언급했고, Optomec에서는 전자소자용 3D 프린팅 기술을 선보였다. 본 논문에서는 최근에 많이 연구되는 모바일용 무선통신소자나 차세대 디스플레이 백플레인용의 인쇄전자 기술과 상품의 모형인 목업(Mock-up)을 제작할때뿐 만 아니라 전자소자 제작에도 적용이 가능한 3D 프린팅 기술에 대하여 논하고자 한다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 하계학술대회 논문집 Vol.9
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• pp.305-305
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• 2008

LTCC는 고주파영역에서 손실이 낮고 적층구조의 모듈제작이 가능하여 고주파용 모듈제작에 응용이 가능하다. 최근 수동소자가 내장된 ASM이나 FEM 등의 모듈은 그 집적도가 높고 기판의 두께가 감소함에 따라 소재의 고강도 특성이 요구되고 있다. 이와 같은 경향에 따라 Anorthite계 결정화 유리로 알려진 300MPa 이상의 고강도를 나타내는 CaO-Al2O3-SiO2계 소재가 선행 연구 과정을 통하여 개발되었다. 본 실험에서는 기 개발된 조성의 고강도 소재를 이용하여 RF부품에 적용하기 위한 테스트 쿠폰을 제작하였다. 고강도 소재를 이용하여 green sheet를 제조하고 수동소자인 R, L, C 등을 기판 내에 내장화 하기위해 LTCC 공정을 이용하여 각 층에 다양한 선폭 및 크기의 패턴을 인쇄한 뒤 적층하여 $900^{\circ}C$에서 소결하였다. 이 과정에서 공정에 대한 적용성이 각 공정별로 평가되었으며 완성된 테스트 쿠폰을 이용하여 소재의 전기적인 특성을 평가하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.120.2-120.2
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• 2013

반도체 소자의 소형화로 신개념 화학증착공정 구현을 위한 장비와 화학증착소재의 개발이 활발이 연구되고 있다. 특히 증착소재의 물리적 화학적 특성을 파악하고 가장 적합한 소재를 선택하기 위한 연구도 변행되고 있다. 많은 연구자들이 소재 평가를 위해 가스크로마토그래피, 질량분석기, 적외선 분광기 등을 이용한 화학증착소재의 특성을 파악하기 위해 노력하고 있다. 하지만 실제 화학기상증착(Chemical Vapor Deposition)법과 원자층증착(Atomic Layer Deposition)법 공정에서 웨이퍼 표면에서의 화학증착소재의 흡착거동에 대한 연구는 거의 전무한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 개선된 Attenuated Total Reflectance(ATR)분광계를 이용하여 표면에 흡착된 소재의 흡착거동에 대해 분석을 수행하였다. 평가에 사용된 화학증착소재는 C-Zr (Tris (dimethylamino) cyclopentadienyl zirconium)이며, Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT- IR)시스템 내에 설치된 ATR 분광계 표면에 흡착된 C-Zr 증착소재를 다양한 공정조건(온도 및 반응가스, 플라즈마 파워 등)에서의 거동 변화를 연구하였다.

• 전자통신동향분석
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• 제26권2호
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• pp.111-125
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• 2011

기능성 전자 잉크와 인쇄 공정이 적용되는 인쇄전자는 기존 전자소자 제조 공정 대비해서 저비용, 대면적화, 저온/고속/단순/친환경 공정이 가능할 뿐만 아니라, 기존 제조 공정으로 다루기 어려운 다양한 유기 전자재료의 활용가능성이 높아 전자소자 및 부품분야의 새로운 패러다임이 될 것으로 판단되고 있다. 세계 인쇄전자 시장도 2010년 3억 7천만 달러에서 2020년 370억 달러, 그리고 2030년 3,360억 달러로 연평균 40% 이상의 높은 성장이 전망되는 등 미래는 낙관적이다. 반면 현재의 인쇄전자 기술은 소재 및 공정기술의 한계로 성능, 집적도, 내구성 등이 취약하여 본격적인 시장 형성은 지연되고 있다. 즉, Material/Substrate와 Printing Machine 분야가 인쇄전자 산업 성장의 단기적인 병목이 되고 있다. 그러나 이 부분은 기술 발전에 따라 해결이 가능해지고 그 이후로는 Design/Process 분야의 중요성이 부각될 전망이다. 인쇄전자 산업의 활성화를 위해서는 산업의 가치사슬을 구성하고 있는 Material/Substrate, Printing Machine, Design/Process 각 분야들 간의 유기적인 협력을 통한 기술발전이 이루어져야 할 것이다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.223.2-223.2
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• 2013

비정질 실리콘은 태양전지, 트랜지스터, 이미지 센서 등 다양한 분야에서 응용되고 있으며 새로운 박막 소자 개발을 위한 소재로서 많은 연구가 진행되고 있다. 하지만 소자개발에 있어 공정상에서 발생하는 비정질 실리콘 박막의 높은 응력(stress)은 소자의 특성을 떨어뜨리는 문제점을 갖는다. 따라서 우수한 특성의 소자 개발을 위해서는 보다 낮은 응력을 갖는 비정질 실리콘 박막 증착 및 공정 조건에 따른 응력 조절이 필요하다. 저응력의 비정질 실리콘 박막 증착은 보다 낮은 반응온도에서 증착속도를 최소로 하여 성장되어야 하는데 이는 플라즈마기상증착(Plasma enhanced chemical vapor deposition, PECVD) 시스템에 의해 가능하다. 따라서 본 연구에서는 PECVD 시스템을 사용하여 비정질 실리콘 박막을 증착하였고 그 특성을 분석하였다. 이 때 증착 온도, rf 파워, 공정 압력은 실험결과로부터 얻어진 낮은 박막 증착속도 하에서 안정적으로 증착이 가능한 조건으로 일정하게 유지하여 실험하였다. 공정 가스는 SiH4/He/N2의 혼합가스를 사용하였고 응력 조절을 위해 SiH4/He 가스비를 일정한 비율로 변화하여 비정질 실리콘 박막을 증착하였다. 증착된 박막의 두께 및 표면 특성은 field emission scanning electron microscopy 및 atomic force microscopy를 이용하여 분석하였고, energy dispersive X-ray 분석을 통하여 정량 및 정성적 분석을 수행하였다. 그리고 stress measurement system을 이용하여 박막의 응력을 측정하였고 X-ray diffraction 측정 및 ellipsometry 측정으로부터 증착된 박막의 결정성, 굴절률 및 oiptical bandgap을 분석하였다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2000년도 제1회 신소재 심포지엄(차세대 광소재 심포지엄)
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• pp.3-11
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• 2000

• E2M - 전기 전자와 첨단 소재
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• 제13권3호
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• pp.9-15
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• 2000