• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2000년도 제18회 학술발표회 논문개요집
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• pp.81-81
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• 2000

본 연구는 고집적 반도체 소자의 제조 공정에 있어서 산화막을 형성하지 않고 굴곡진 표면을 균일하게 고농도로 도핑하기 위한 방안의 일환으로 기존의 PH3 대신 고체 P를 직접 이용한 2-zone 확산법으로 다결정 Si에 도핑하는 방법을 채택하고, 그 rksmdtjddmdf 검토하는데 목적이 있다. 도핑 시간에 따른 확산 경향을 살펴본 결과, 시간이 증가함에 따라 도핑이 증가하는 뚜렷한 경향을 나타내었으며, 온도가 증가할수록 시간에 따른 농도의 증가량이 커지는 것을 알 수 있었다. 따라서, 고온에 비해 저온에서 더 빨리 pile-up이 일어나며 표면 부근의 농도가 포화상태에 빨리도달하는 것을 알 수 있었다. 다결정 Si에서의 확산거동을 살펴본 결과, 결정립 크기가 적을수록 저항이 높게 나타났으며, 단결정 Si의 저항값보다 약 4~5배 가까이 높은 값을 나타내었다. 또한 동일한 온도에서 시간에 따라 표면 부근의 pile-up 현상이 증가하는 뚜렷한 경향을 보여 주었다. 온도가 감소할수록 pili-up 현상이 증가하는 경향을 나타내었으며, 입계를 통한 빠른 확산에 의해 단결정 Si에 비해 표면 pile-up의 포화가 늦게 일어나는 것을 알 수 있었다. 고체 P를 source로 사용한 경우와 PH3 (phosphine)을 source로 사용한 경우를 비교 분석한 결과, 75$0^{\circ}C$에서 PH3에 비해 고체 P를 사용한 경우의 표면농도가 약 50배 정도로 높게 도핑된 것을 알 수 있었다. 도핑된 P중에서 전기적으로 활성화되어 있는 성분을 알아본 결과, SIMS의 결과와 유사하게 고체 P의 경우가 약 50배 높은 값을 나타내었다. 실제 소자의 특성을 알아보기 위하여 커패시터를 제작하여 측정하여 본 결과, 추가의 도핑을 하지 않은 시편에 비해 고체 P를 도핑한 시편이 약 8%의 Cmin 값의 증가를 보였으며, PH3에 비해 약 3%의 증가된 값을 나타냈었다. 누설전류 특성은 2V에서 수 fA/$\mu\textrm{m}$2로 양호하게 나타났다. 실험 결과 고체 P를 이용한 경우 더 우수한 특성을 나타내었으나, 예상과는 달리 차이가 적게 나타났다. 그 원인은 소자 제조 공정에서 콘택 부분에 큰 저항 성분이 형성되어 생긴 문제로 생각된다. 또한 실험에 사용된 유전체의 두께가 두꺼워 HSG 사이의 갭 부분이 캐패시턴스 증가에 기여를 충분히 못한 것으로 사료된다. 따라서, 제조 공정 상의 문제점을 제거하고 고체 P를 사용할 경우 본 실험에 비해 보다 증진된 특성을 보여줄 것으로 기대된다. 이상의 결론을 토대로 볼 때, 2-zone 확산법을 이용한 P 도핑 방법은 저온에서 효과적으로 다결정 Si에 고농도의 도핑을 할 수 있다고 생각된다.

• 전기전자학회논문지
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• 제23권2호
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• pp.594-598
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• 2019

HfZnO 박막 위 패턴 전사 기법을 이용하여 기존의 러빙법을 대체하는 배향 공정에 대하여 연구하였다. 정렬 패턴은 레이저 간섭 리소그래피를 이용하여 실리콘 웨이퍼 위에 제작하였다. 졸겔 공정을 이용하여 HfZnO 용액을 제작하였고, 유리기판 위에 스핀코팅하였다. 미리 제작한 정렬패턴을 스핀코팅된 HfZnO 위에 올려놓고, $100^{\circ}C$에서 30분간 소성하였다. HfZnO 박막에 평행한 그루브가 형성되었음을 atomic force microscopy 와 scanning electron microscopy로부터 확인할 수 있었다. HfZnO 박막을 이용하여 액정 셀을 제작하였으며, POM 분석으로부터 액정이 균일하게 정렬되었음을 확인할 수 있었다. 액정은 $0.25^{\circ}$의 프리틸트 각을 가졌으며, 수평배향 특성을 보여주었다. 액정 분자는 평행한 그루브에 의한 HfZnO 박막 표면 이방성에 의하여 균일하게 정렬되었음을 확인할 수 있었다.

• 전자공학회논문지SC
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• 제48권2호
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• pp.28-34
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• 2011

이전 보고에서 우리는 오직 포토리소그래피(photolithography) 공정만을 이용하여 단일벽 탄소 나노튜브 (single-walled carbon nanotube; SWCNT)를 산화막 (silicon-dioxide; $SiO_2$)이 형성된 실리콘 (silicon; Si) 기판위에 선택적으로 흡착시키는 공정 방법에 대해 조사했었다. 본 논문에서, 우리는 위에서 설명한 기법을 이용하여 단일벽 탄소 나노튜브 채널을 가진 전계효과 트랜지스터 (field emission transistor; FET)를 제작하였다. 또한, 제작된 단일벽 탄소 나노튜브 기반 전계효과 트랜지스터 소자의 게이트 전압에 따른 전류 전압특성이 조사되었다. 이 전계효과 트랜지스터는 센서로서 작동될 수 있다. 포토리소그래피 공정에 의해 열산화막이 형성된 실리콘 기판 표면위에 단일벽 탄소 나노튜브가 흡착될 부분(채널부분)의 포토레지스트가 노출되도록 포토레지스트 패턴이 형성된다. 이 포토레지스트 패턴이 형성된 기판은 단일벽 탄소 나노튜브가 분산된 다이클로로벤젠 (dichlorobenzene; DCB) 용액 속에 담가진다. 남아 있는 포토레지스트 패턴이 아세톤에 의해 제거 되면, 결과적으로 채널부분 (소오스와 드레인 전극사이) 에 선택적으로 단일벽 탄소 나노튜브 채널이 형성된다. 이 간단한 가기 조립 기술이 이용됨으로써 우리는 단일벽 탄소 나노튜브 채널을 가진 4개의 전계효과 트랜지스터 어레이를 성공적으로 제작하였다.

• 한국진공학회지
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• 제21권6호
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• pp.348-353
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• 2012

스퍼터를 이용하여 실리콘 기판위에 제작된 안티몬-테레니움 다결정 박막을 방사광을 이용한 고해상도 엑스선 광전자 분광법 실험을 수행하여 화학적 상태를 분석하였다. 엑스선 회절 실험을 통해 제작된 안티몬-테레니움 박막은 롬보헤드럴 구조를 가지는 다결정임을 확인하였다. 엑스선 광전자분광법을 수행하기 위하여 표면의 산화막 제거를 위해 저에너지 네온 이온 스퍼터링을 빔에너지 1 kV로 1 시간동안 수행하였고, 이를 통해 표면 산화막이 완벽히 제거됨을 확인하였다. 또한, 스퍼처링에 의하여 표면 비정질화된 상태를 결정화 상태로 만들기 위해 상변화온도인 $100^{\circ}C$에서 5 분간 초고진공상태에서 열처리를 수행하였다. 이후 획득되어진 테레니움 4d와 안티몬 4d 속전자레벨 분석에서 각각의 묶음에너지가 40.4 그리고 33.0 전자볼트임을 확인할 수 있었으며, 각각은 단일한 화학적 상태를 나타내고 얻어진 피크의 밀도분석을 통해 화학적조성비가 2 : 3임을 확인하였다.

• 한국재료학회지
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• 제9권12호
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• pp.1263-1269
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• 1999

본 실험에서는 반사층(reflector)을 이용한 FBAR (Film Bulk Acoustic Resonator) 즉, SMR (Solidly Mounted Resonator) 제조에 필요한 재료들의 최적 증착 조건을 설정하여, 이를 바탕으로 제조한 SMR의 특성을 보여주었다. SMR은 상하부 전극층, 압전 박막층, 반사층, 기판으로 구성된다. 상하부 전극으로 알루미늄(Al) 금속 박막을 사용하였고 압전 박막층으로 산화아연(ZnO) 박막을 사용하였다. 실리콘(Si) 기판과 하부 전극 사이에 위치하는 반사층은 5층의 이산화규소 ($Si_2$)와 텅스텐(W) 박막으로 구성되었다. 상하부 전극은 dc 스퍼터링 방법으로 증착아였으며 반사층과 압전 박막층은 rf 스퍼터링 방법으로 증착하였다. 최적 증착 조건에서 증착된 산화아연 (ZnO) 박막은 rocking curve에서 표준편차가 $2.17^{\circ}$의 우수한 c축 우선배향성, 비저항은 $10^4\;{\Omega}cm$이상, 막 표면 거칠기(rms roughness)는 10.6${\AA}$의 특성을 나타내었다. 최적 증착 조건에서 증착된 텅스텐(W)과 이산화규소($Si_2$) 박막의 특성은 박막 거칠기 (rms roughness)가 각각 16 ${\AA}$, 33 ${\AA}$을 나타내었다. 또한 증착된 알루미늄 금속 박막의 비저항은 $5.1{\times}10^{-6}\;{\Omega}cm$이었다. 반도체 기본 공정을 이용하여 면적 $250{\times}250\;{\mu}m^2$의 SMR 소자를 만들고, 네트웍 분석기로 SMR 소자의 공진 특성을 분석하였다. 공진특성은 1.244 GHz에서 직렬공진, 1.251 GHz에서 병렬공진을 나타내었다. SMR 소자의 공진특성에서 공진기의 Q값은 1200이었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.259-259
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• 2011

염료감응형 태양전지(Dye-Sensitized Solar Cells:DSSC)는 환경 친화적이며, 저가의 공정에 대한 가능성으로 기존의 고가의 결정질 실리콘 태양전지의 경제적인 대안으로 각광을 받고 있다. 최근 염료감응형 태양전지는 투명 전도성 산화막(Transparent Conducting Oxide : TCO)으로 사용되는 Fluorine Tin Oxide (FTO)가 증착된 유리기판 위에 주로 제작된다. FTO는 낮은 비저항과 가시광선 영역에서 높은 투과도를 가지는 우수한 전기-광학적 특성을 갖지만, 비교적 공정이 까다로운 Chemical Vapor Deposition (CVD)법으로 제조하며, 전체 공정비용의 60%를 차지하는 높은 생산단가로 인해 현재 FTO를 대체할 재료개발 연구가 활발히 진행되고 있다. 그 중 ZnO (Zinc Oxide)는 우수한 전기-광학적 특성과 비교적 저렴한 가격으로 새로운 TCO로써 주목받고 있다. ZnO는 넓은 energy band gap (3.4 [eV])의 육방정계 울자이트(hexagonal wurtzite) 결정 구조를 가지는II-VI족 n형 반도체 물질이며, III족 금속원소인 Al, Ga 및 In 등의 불순물을 첨가하면 TCO로서 우수한 전기-광학적 특성과 안정성을 나타낸다. 이들 물질중 $Zn^{2+}$ (0.060 nm)의 이온반경과 유사한 $Ga^{2+}$0.062 nm) 이온이 ZnO의 격자반경을 최소화 시킬 수 있다는 장점으로 최근 주목 받고 있다. 하지만 Ga-doped ZnO (GZO)의 경우 DSC에 사용되는 루테늄 계열의 산성 염료 하에 장시간 두면 표면이 파괴되는 문제가 발생하며, $TiO_2$ paste를 Printing 후 열처리하는 과정에서도 박막의 파괴가 발생할 수 있다. 이를 방지하기 위해 $TiO_2$ Blocking Layer를 GZO 투명전극 위에 증착하였다. 또한, $TiO_2$ Blocking Layer를 적용한 GZO 박막을 전면전극으로 이용하여 DSC를 제작하여 효율을 확인하였다. 2wt%의 $Ga_2O_3$가 도핑된 ZnO 박막은 20mTorr 400$^{\circ}C$에서 Pulsed Laser Deposition (PLD)에 의해 성장되었고, $TiO_2$박막은 Ti 금속을 타겟으로 이용하여 30mTorr 400$^{\circ}C$에서 증착되었다. Scanning electron microscopy (FE-SEM)을 이용한 박막 분석 결과 $TiO_2$가 증착된 GZO 박막의 경우 표면 파괴가 일어나지 않았다. Solar Simulator을 이용하여 I-V특성 측정결과 상용 FTO를 사용한 DSC 수준의 효율을 나타내었다. 이에 따라 Pulsed Laser Deposition을 이용해 제작된 GZO 기판은 $TiO_2$ Blocking Layer를 이용하여 표면 파괴를 방지할 수 있었으며, 이는 향후 염료감응형 태양전지의 투명전극에 적용 가능 할 것으로 판단된다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제20권10호
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• pp.1927-1934
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• 2016

본 논문에서는 일반적인 실리콘 기반 n-MOSFET(n-type Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)의 절연 산화막 계면에서 방사선으로부터 유발되는 누설전류 경로를 차단하기 위하여 I형 게이트 n-MOSEFT 구조를 제안하였다. I형 게이트 n-MOSFET 구조는 상용 0.18um CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 공정에서 레이아웃 변형 기법을 이용하여 설계되었으며, ELT(Enclosed Layout Transistor)와 DGA(Dummy Gate-Assisted) n-MOSFET와 같은 레이아웃 변형 기법을 사용한 기존 내방사선 전자소자의 구조적 단점을 개선하였다. 따라서, 기존 구조와 비교하여 반도체 칩 제작에서 회로 설계의 확장성을 확보할 수 있다. 또한, 내방사선 특성 검증을 위하여 TCAD 3D(Technology Computer Aided Design 3-dimension) tool을 사용하여 모델링과 모의실험을 수행하였고, 그 결과 I형 게이트 n-MOSFET 구조의 내방사선 특성을 확인하였다.

• 한국진공학회지
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• 제20권2호
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• pp.155-163
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• 2011

탄소나노튜브(CNT)와 합성기판 사이의 전도성 향상을 목적으로, 현재 리튬이온이차전지 등의 분야에서 전극으로 이용되고 있는 구리 호일을 합성기판으로 하여, 그 위에 수직배향 CNT 성장의 합성 최적화를 도모하였다. 합성은 수평식 CVD 합성장비를 이용하였으며, 최적의 합성조건은 구리호일 위에 10 nm의 Al2O3 버퍼층과 1 nm 두께의 Fe 촉매층을 증착한 후, 아세틸렌 가스를 이용하여 $800^{\circ}C$에서 20분간 합성한 조건으로 설정하였다. CNT는 base-growth의 성장형태를 따랐고, Fe 1 nm 두께인 경우, $7.2{\pm}1.5nm$의 촉매나노입자가 형성되었으며, 이를 이용하여 $800^{\circ}C$에서 20분 성장결과, 직경 8.2 nm, 길이 $325{\mu}m$의 수직배향 CNT를 얻을 수 있었다. 합성시간이 길어져도 CNT의 결정성, 직경 및 겹(wall) 수에는 큰 변화가 없었다. 끝으로, 구리호일 위에 수직 성장시킨 CNT의 전계방출 특성을 측정한 결과, 실리콘 산화막 위에 성장시킨 CNT와 비교하여, 월등히 낮은 전계방출 문턱전압과 10배 정도 높은 전계향상계수를 보였다. 이는 CNT와 금속기판 사이의 계면에서 전기전도도가 향상된 결과에 기인하는 것으로 사료된다.

• 한국재료학회지
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• 제14권2호
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• pp.90-93
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• 2004

Silicon dioxide thin films were deposited on p-type Si (100) substrates by atomic layer deposition (ALD) method using alternating exposures of $SiH_2$$Cl_2$ and $O_3$ at $300^{\circ}C$. $O_3$ was generated by corona discharge inside the delivery line of $O_2$. The oxide film was deposited mainly from $O_3$ not from $O_2$, because the deposited film was not observed without corona discharge under the same process conditions. The growth rate of the deposited films increased linearly with increasing the exposures of $SiH_2$$Cl_2$ and $O_3$ simultaneously, and was saturated at approximately 0.35 nm/cycle with the reactant exposures over $3.6 ${\times}$ 10^{9}$ /L. At a fixed $SiH_2$$Cl_2$ exposure of $1.2 ${\times}$ 10^{9}$L, growth rate increased with $O_3$ exposure and was saturated at approximately 0.28 nm/cycle with $O_3$ exposures over$ 2.4 ${\times}$ 10^{9}$ L. The composition of the deposited film also varied with the exposure of $O_3$. The [O]/[Si] ratio gradually increased up to 2 with increasing the exposure of $O_3$. Finally, the characteristics of ALD films were compared with those of the silicon oxide films deposited by conventional chemical vapor deposition (CVD) methods. The silicon oxide film prepared by ALD at $300^{\circ}C$ showed better stoichiometry and wet etch rate than those of the silicon oxide films deposited by low-pressure CVD (LPCVD) and atmospheric-pressure CVD (APCVD) at the deposition temperatures ranging from 400 to $800^{\circ}C$.

• 센서학회지
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• 제10권1호
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• pp.1-8
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• 2001

기존의 진동형 마이크고 자이로스코프는 고감도화를 이루기 위해 구동 모드와 검출 모드를 동조시킬 필요성이 있었다. 본 연구에서는 고유하게 조율된 두 개의 공진 모드를 갖는 광진기를 이용하여 자가동조 특성을 갖는 마이크로 자이로스프로의 응용에 대한 타당성을 검증한다. 진동하는 두 축에 대해 대칭의 구조를 가지는 2자유도 수평 공진기가 모드 동조의 필요성을 최소화하는 자이로스코프로의 응용을 위해 소개된다. 자이로스코프의 적용을 고려한 동역학적 모델이 도출되고 이는 제조된 마이크로 자이로스코프와 실험을 통해 비교 검증 된다. 마이크로 자이로스코프의 구조체는 산화막 위의 폴리실리콘 박막으로 구성되어 간단한 2마스크 공정으로 제조 가능하다. 자가동조 특성을 갖는 진동형 자이로스코프로서의 타당성이 해석 결과와 실험을 통해 검증되었다. 8개의 실험 시편에 대해서 구동 및 검출 모드의 공진 주파수를 측정했을 때, 구동 및 검출 모드의 공진 주파수에 대한 표준편차가 각각 1232Hz와 1214HZ인데 반해 비동조 주파수의 평균값은 91.75Hz를 나타내 우수한 자가동조 특성을 보였다. 샘플 중 최소 비동조 주파수는 68Hz였고 이때의 감도는 $0.034mV/sec/^{\circ}$로 측정되어 공정의 불균일성이 개선되면 녹은 감도를 구현학 수 있는 자이로스코프로서의 타당성을 확인할 수 있었다.