• 융합정보논문지
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• 제12권2호
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• pp.149-156
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• 2022

본 논문에서는 광센서의 주요 구성요소인 도체를 상압플라즈마 공정 기술을 이용하여 티타늄(Ti: Titanium) 박막을 형성하고자 하였다. 이를 위해 기존의 상압플라즈마 장비를 개조하였으며, CF4 가스를 이용하여 sputter용 4인치 크기의 Ti 타겟을 식각하여 그 부산물이 글라스 소재의 샘플에 코팅되는 방법을 이용하였다. 이러한 부산물이 약 2cm까지 형성되었으며, 색깔에 따라 총 15영역으로 구분할 수 있었다. SEM(Scanning Electron Microscopy) 및 EDS(Energy Dispersive Spectrometer), 4-point probe 장비를 이용하여 표면 형상 및 구성 원소를 분석하였으며, 또한, 전기적인 특성을 측정하였다. 증착률 및 Ti 비율을 고려한다면, 타겟에서 약 4.5mm에서 5mm 정도에 샘플을 위치시켜 코팅하면 전체적으로 균일한 박막이 형성되지만, 이 박막에 상당량의 플루오린이 함유되어 있어 박막의 전기적인 특성에 큰 영향을 미치는 것을 알 수 있었다. 따라서 플루오린을 제거하거나 증착시 최소화하는 방안에 대해 추가 실험 및 연구를 진행해야 할 것이다.

• 전자공학회논문지D
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• 제36D권7호
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• pp.17-25
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• 1999

PECVD 법을 이용하여 Tungsten Nitride($WN_x$) 박막을 $WSi_3N_4$ 기판위에 형성하였다. $WN_x$ 박막은 기관온도, 가스의 유량, rf power 등의 공정변수를 변화시키면서 형성되었고, 서로 다른 질소원으로 $NH_3$와 $N_2$를 각각 사용하여 박막의 특성을 조사하였다. $WN_x$ 막 내의 질소함량은 $NH_3$와 $N_2$의 유량에 따라 0~45% 정도로 변화하였으며, $NH_3$를 사용하였을 때, 최고 160nm/min의 높은 성장률을 나타내었다. $WSi_3N_4$ 기판 위에서는 TiN이나 Si 위에서보다 높은 성장률을 나타내었다. $WN_x$ 박막의 순도를 AES로 측정해 본 결과 $NH_3$를 사용했을 때 고순도의 박막을 얻을 수 있었다. XRD 분석으로 순수한 다결정의 W가 비정질의 $WN_x$로 변화되는 것을 알 수 있었으며, 이것은 $WN_x$가 식각 공정시 미세 패턴 형성이 W보다 유리할 것이라는 것을 보여준다. TiN, NiCr, Al 등의 다양한 기판 위에 형성해 본 결과 Al 위에서 최대 $1.6 {\mu}m$의 두꺼운 막이 형성되었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.416-417
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• 2013

최근 질화물계 발광다이오드(light emitting diode, LED) 소자는 핸드폰, 스마트 TV 등의 디스플레이 분야와 실내외조명, 감성조명, 특수조명 등의 조명분야에 그 응용분야가 급속히 확대되고 있다. 이러한 LED 소자는 에너지 절감과 친환경에 장점을 가지고, 가까운 미래에 조명시장을 대체할 것으로 예상된다. 이를 만족하기 위해서는 현재보다 더 높은 효율을 갖는 LED 개발이 요구되어지고 있는 상황이다. 일반적으로 질화물계 LED 소자의 효율은 내부양자 효율, 광추출 효율 등으로 나타낼 수 있다. 내부 양자효율은 성장된 결정의 질의 개선 및 다층의 이종접합 또는 다중양자우물 구조와 같이 활성층의 캐리어 농도를 높이는 접합구조로 설계되어 80% 이상의 효율을 나타낸다. 그러나 광추출 효율은 이에 미치지 못하고 있다. 이는 반도체 재료의 높은 굴절률로 인하여 빛이 외부로 탈출하지 못하고 내부로 반사되거나 물질 안에서 흡수가 일어나기 때문이다. 따라서 이러한 문제를 해결하기 위해 많은 연구 그룹들은, 표면에 패턴 형성하여 빛의 전반사를 줄여 그 효율을 올리는 연구결과를 보고하고 있다. 대표적인 방법으로는 wet etching, 전자빔 리소그라피, 나노임프린트 리소그라피, 레이저 홀로 리그라피, 나노스피어 리소그라피 등이 사용되고 있다. 이 중, 나노스피어 리소그라피는 폴리스틸렌 혹은 실리카 등과 같은 나노 크기의 bead를 사용하여 반도체 기판 표면에 단일층으로 고르게 코팅한 마스크로 사용하여 패턴을 주는 방법이다. 이 방법의 장점으로는 대면적에 균일한 패턴을 형성할 수 있고, 공정비용이 저렴하여 양산하기에 적합하다는 특징이 있다. 나노스피어 리소그라피를 통해서 표면에 생성된 패턴 모양의 각도에 따라서, 식각되는 깊이에 변화에 따라 실험한 결과들은 있지만, 아직까지 크기가 다른 나노입자들의 마스크 이용하여 형성된 패턴 밀도에 따른 광 추출 효과에 대한 연구가 많이 미흡하다. 따라서 본 연구에서는 다양한 크기의 실리카로 패턴을 형성시켜 패턴 밀도에 대한 광추출 효율의 효과에 대해서 조사하였다. 실험 방법으론, DI, 에탄올, TEOS, 암모니아의 순서대로 그 혼합 비율을 조정하여 100, 250, 500 nm 크기의 나노입자를 합성하였고 이것을 질화물계 LED의 표면 위에 단일층으로 스핀코팅 방법을 통해 코팅을 하였다. 그 후 ICP-RIE 방법으로 필라 패턴을 형성하였는데, 그 결과 100 nm SiO2 입자를 이용한 경우 $4.5{\times}10^9$/$cm^2$, 250 nm의 경우 $1.4{\times}10^9$/$cm^2$, 500 nm의 경우 $0.4{\times}10^9$/$cm^2$의 패턴의 밀도를 보여주었다(Fig. 1). 패턴의 밀도에 따라 전계광학적 특성을 확인하여 보았는데, 그 결과는 평평한 표면과 비교하였을 때 100 nm에서 383%, 250 nm에서는 320%, 500 nm에서는 244% 상승하는 결과를 보여주었다(Fig. 2). 이번 실험을 통해서 LED의 광추출 효율은 표면 모양과 깊이 뿐 아니라 밀도가 커질수록 그 효율이 올라간다는 사실을 알 수 있었다.

• 한국광학회지
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• 제31권5호
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• pp.213-217
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• 2020

본 논문에서는 아디아바틱(adiabatic) 광섬유 테이퍼의 습식 식각 기반 제조 방법에 대해 보고하고 1550 nm 파장에서의 아디아바틱 성질 및 테이퍼드 광섬유에서 HE₁₁ 모드의 전개에 대해 설명하고자 한다. 제조한 결과물은 아디아바틱 성질을 잘 만족하며 far field 패턴 측정 결과로부터 테이퍼 전체에 걸쳐 고차 모드 커플링 없이 기본 HE₁₁ 모드가 유지되는 것을 보여준다. 측정한 far field 패턴의 경우에 시뮬레이션 결과와 잘 일치하는 것을 검증하였고, 테이퍼드 광섬유는 다수의 광자 응용에 적용할 수 있으며 특히 광섬유-칩 패기지에 적용할 수 있다. 시뮬레이션을 통해서 제작한 아디아바틱 광섬유 테이퍼를 모델링한 후 역방향 테이퍼드 실리콘 도파관 사이의 광 전송률 시뮬레이션을 살펴보았을 때, 1 dB 초과 손실(실리콘 도파관 각도 1°)이 약 ~60 ㎛ 길이라는 여유있는 공간 치수 공차를 보이며, 0.4 dB 미만의 삽입 손실(실리콘 도파관 각도 4°)을 보인다. 또한, 본 연구자들이 제시하는 아디아바틱 커플러가 O 밴드 및 C 밴드 대역을 넘어, 초 광대역 결합 효율 가능성을 보이는 것을 확인하였다.

• 한국광학회지
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• 제9권6호
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• pp.428-432
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• 1998

장파장영역의 적외선 검출을 위해 구속­비구속 상태간 전이를 이용한 GaAs/AlGaAs 이종접합 다중양자우물구조형태 검출기를 제작하여 전기적, 광학적 특성을 살펴보았다. 시료는 MBE를 이용하여 SI-GaAs(100)기판 위에 장벽 500${\AA} $, 폭 40${\AA} $의 양자우물구조를 25층 성장시켰으며, Al의 몰분율은 0.28로 하였고 우물의 중심부 20${\AA} $은 $2{\times}10^{18}cm^{-3}$의 농도로 Si n-도핑을 하였다. 200$\times$200$\mu\textrm{m}^2$ 면적의 사각형 화소가 되도록 시료를 식각한 후 Au/Ge로 전극을 붙여 1$\times$8 검출기 배열을 제작하였다. 10K의 온도에서 적외선 광원에 대한 광특성을 조사한 결과 1차원으로 배열한 8개의 단일소자 모두 7.8$\mu\textrm{m}$파장에서 최대반응을 보였으며 검출률($D^＊$)은 최대 $4.9{\times}10^9cm\sqrt{Hz}/W$이었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.234-234
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• 2010

최근 CMOS 소자 크기가 축소됨에 따라 소스와 드레인 영역에서의 접촉저항을 줄이기 위하여, 실리사이드 공정이 많이 연구되고 있다. 실리사이드 물질로서 NiSi는 낮은 저항률과 낮은 실리콘 소모, 낮은 공정온도, 등의 장점을 가지고 있다. 그러나, 실리사이드 형성으로 인한 나노소자의 소오스/드레인에서정션(junction) 누설전류의 증가는 큰 문제가 되므로 실리콘과 실리사이드 계면의 특성이 중요하다. 본 연구에서는 니켈을 이용한 실리사이드 형성시 계면 활성제인 에틸 요오드를 이용하여 실험을 진행하였다. 금속 유기 전구체인 MABONi을 사용하여 ALD 방식으로 증착 한 니켈 박막과 니켈 핵 형성시 계면활성제인 에틸요오드의 처리 방법에 따른 Ni-silicide 박막의 특성을 비교, 분석하였다. 먼저 자연산화막을 건식식각으로 제거한 뒤, 첫 번째 샘플에서는 10회의 주기로 초기 니켈을 증착한 뒤, 에틸요오드로 니켈의 표면 위를 처리하고, 다시 200회의 주기로 니켈을 증착하였으며, 두 번째는 첫 번째 방식에서 에틸요오드 주입 시 동시에 수소도 함께 주입하였다. 세 번째는 비교를 위해 에틸요오드 처리를 하지 않고 니켈 박막만을 증착 하였다. 이어서, 각 샘플을 급속 열처리 장비에서 $400^{\circ}C$부터 $900^{\circ}C$까지 각각 30sec간 열처리를 진행후, 반응하지 않은 잔여 니켈을 제거한 후, XRD(x-ray diffraction), AES(auger), 그리고 4-point probe 등을 이용하여 형성된 실리사이드의 특성을 분석하였다. 에틸요오드와 함께 수소를 주입한 경우 계면에서의 산소 불순물과 카본 성분이 효과적으로 제거되어 $400^{\circ}C$에서 $2.9{\Omega}/{\Box}$ 의 낮은 면저항을 가지는 NiSi가 형성되었고 모든 온도구간에서 다른 샘플에 비하여 가장 낮은 면저항 분포를 보였다. 이는 분해 흡착된 요오드에 의한 계면 특성 향상과 카본 성분이 포함된 잔여물들이 수소처리에 의해 효율적으로 제거되어 실리사이드의 특성이 향상되었기 때문이다. 계면활성제를 사용하지 않은 경우에는 $500^{\circ}C$에서 NiSi가 형성되었다. 반면에 에틸요오드로만 표면을 처리한 경우에는 니켈과 실리콘 계면에서의 카본 성분에 의하여 silicidation 이 충분히 일어나지 않았다. 이러한 결과는 향후 45nm 이하의 CMOS 공정상에서 소스와 드레인의 낮은 누설전류를 가지고, 접촉저항을 줄이기 위한 니켈 실리사이드 형성에 큰 도움을 줄 것으로 기대된다.

• 한국재료학회지
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• 제11권7호
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• pp.556-561
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• 2001

실리사이드반웅을 이용하여 니켈모노실리사이드의 양측계면에 단결정실리콘을 적층시켜 전도성이 우수하며 식각특성이 달라 MEMS용 기판으로 채용이 가능한 SOS (Silicon-on-Silicide) 기판을 제작하였다. 실리콘 기판 전면에 Ni를 열증착법으로$ 1000\AA$두께로 성막하고, 실리콘 기판 경면과 맞블여 후 $300~900^{\circ}C$온도범위에서 15시간동안 실리사이드 처리하여 니켈모노실리사이드가 접합매체로 되는 기판쌍들을 완성하였다. 완성된 기판쌍들은 IR (infrared) 카메라를 이용하여 비파괴적으로 접합상태를 확인하고. 주사전자현미경 (scaning electron microscope)과 투과전자현미경 (tranmission electron microscope)을 이용하여 수직단면 미세구조를 확인하였다. Ni 실리사이드의 상변화가 일어나는 온도를 제외하고는 Si NiSi ∥Si 기판쌍은 기판전면에 52%이상 완전접합이 진행되었음을 확인하였고 생성 실리사이드의 두께에 따라 나타나는 명암부에 비추어 기판쌍 중앙부에 두꺼운 니켈노실리아드가 형성되었다고 판단되었다. 완성된 Si NiSi ∥ Si 기판쌍을 SBM 수직단면에 의괘 확인한 결과 접합이 완성된 기판중심부의 접합계면은 $1000\AA$ 두께의 NiSi가 균일하게 형성되었으며 배율 30,000배의 해상도에서 계면간 분리부분없이 완전한 접합이 진행되었음을 확인하였다. 반면 기판쌍 에지 (edge)부분에는 실리사이드가 헝성되지 않은 비접합상태가 발견되었다. 수직단면루과전자현미경 결과물에 근거하여 접합된 중심부에서는 피접합되는 실리콘의 경면과 니켈이 성막된 실리콘 경면 상부계면에 10-20$\AA$의 비정질막이 발견되었으며, 산화막으로 추정되는 이 막이 접합률을 현저히 저하시키는 것을 확인하였다. 접합이 진행되지 않은 에지부는 이러한 산화막이 열처리 진행중 급격히 성장하여 피접합 실리콘층의 분리가 발생하였다. 따라서 Si NiSi ∥Si 기판쌍의 접합률을 향상시키기 위해서는 피접합 실리콘 계면과 Ni 상부층간의 비정질부를 적극적으로 제거하여야 함을 알 수 있었다.