• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2010년도 춘계학술발표대회
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• pp.6.1-6.1
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• 2010

원자층 증착 기술 (Atomic Layer Deposition)은 기판 표면에서 한 원자층의 화학적 흡착 및 탈착을 이용한 nano-scale 박막 증착 기술이기 때문에, 표면 반응제어가 우수하며 박막의 물리적 성질의 재현성이 우수하고, 대면적에서도 균일한 두께의 박막 형성이 가능하며 우수한 계단 도포성을 확보 할 수 있다. 최근 ALD에 의한 박막증착 방법 중 플라즈마를 이용한 ALD 증착 방법에 대한 다양한 연구가 진행되고 있다. 플라즈마는 반응성이 좋은 이온과 라디컬을 생성하여 소스간 반응성을 좋게 하여, 소스 선택의 폭을 넓어지게 하고, 박막의 성질을 좋게 하며, 생산성을 높일 수 있는 장점이 있다. 그러나 플라즈마를 사용함으로써 플라즈마 내에 이온들이 가속되서 박막 증착 중에 기판 및 박막에 손상을 입혀 박막 특성을 열화 시킬 가능성이 있다. 따라서 플라즈마 발생 영역을 기판으로부터 멀리 떨어뜨린 원거리 플라즈마 원자층 공정이 개발 되었다. 이 기술은 플라즈마에서 생성된 ion이 기판이나 박막에 닫기 전에 전자와 재결합 되거나 공정 chamber에서 소멸하여 그 영향을 최소하고 반응성이 좋은 라디칼과의 반응만을 유도하여 향상된 막질을 얻을 수 있도록 하였다. 따라서 이 원거리 플라즈마 원자층 증착기술은 나노 테크놀러지 소자 개발하기 위한 나노 박막 기술에 있어서 그 활용이 점점 확대될 것이다. 그 적용으로써 리모트 플라즈마 원자층 증착 방법을 이용한 고유전 물질 개발이 있다. 반도체 소자의 고집적화 및 고속화가 요구됨에 따라 집적회로의 크기를 혁신적으로 축소하여 스위칭 속도(switching speed)를 증가시키고, 전력손실 (power dissipation)을 줄이려는 시도가 이루어지고 있다. 그 중 하나로 고유전율 절연막은 트렌지스터 소자의 스케일링 과정에 수반하여 커지는 게이트 누설 전류를 억제하기 위한 목적으로 도입되었다. 유전율이 크면 동일한 capacitance를 내는데 필요한 물리적인 두께를 늘릴 수 있어 전자의 tunneling을 억제할 수 있고 전력손실을 줄일 수 있기 때문이다. 이와 같은 고유전율 물질이 게이트 산화막으로 사용되기 위해서 높은 유전상수 열역학적 안정성, 낮은 계면 전하밀도, 낮은 EOT, 전극 물질과의 양립성 등의 특성이 요구되는데, 이에 따라 많은 유전물질에 대한 연구가 진행되었다. 기존 gata oxide를 대체하기 위한 가장 유력한 후보 재료로 주목 받고 있는 high-k 물질들로는 Al2O3, HfO2, ZrO2, La2O3 등이 있다. 본 발표에서는 ALD의 종류에 따른 기술을 소개하고 그 응용으로 고유전율 물질 개발 연구 (고유전율 산화물 박막의 증착, 고유전율 산화물의 열적 안정성 평가, Flatband 매카니즘 규명, 전기적 물리적 특성 분석)에 대해서 발표 하고자 한다.

• 한국결정성장학회:학술대회논문집
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• 한국결정성장학회 1997년도 Proceedings of the 13th KACG Technical Meeting `97 Industrial Crystallization Symposium(ICS)-Doosan Resort, Chunchon, October 30-31, 1997
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• pp.149-154
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• 1997

광소자 및 새로운 개념의 전력소자 응용을 위하여 Wide Bandgap 반도체에 대한 관심이 급증되고 있다. 특히 직접천이형인 GaN는 청색 발광소자 응용 및 고출력, 고주파용 전력소자 응용에 이상적인 전자물성을 갖고 있다. 따라서 본 연구에서는 GaCl$_3$와 NH$_3$를 source gas로 하는 CVPE법을 사용하여 (0001) sapphire와 비교하였다. 기판의 증착온도 104$0^{\circ}C$에서 source gas의 III/V flow rate를 2로 분석하여 45분간 성장시킨 경우 그 증착속도는 약 40 $\mu\textrm{m}$/hr 정도였으며, 이 때 XRD을 향상시키기 위하여 증착이전에 기판의 표면에 증착온도에서 NH$_3$를 이용한 nitridation 처리를 하였으며, 그 처리시간이 3분일 때 XRD의 FWHM 특성이 가하여 조사한 결과 363 nm에서 peak가 검출되었다. 본 연구에서는 양질의 GaN 박막성장을 위한 증착조건 인자중 source gas의 flow rate가 가장 중요한 변수임을 적정 온도 범위가 75$0^{\circ}C$ 근처로 조사되었다. 실험과 모사결과의 박막 증착 최적온도의 차이는 GaN 증착시의 반응 Kinetics가 느리기 때문인 것으로 해석된다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2003년도 추계학술발표강연 및 논문개요집
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• pp.77-77
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• 2003

디스플레이 소재나 자동차 글레이징 소재에 있어서 경량화나 충격성을 향상시키기 위하여 플라스틱소재를 기재로 응용하는 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)와 폴리카보네이트(PC) 고분자 필름의 내마모성, Haze 성, 내수증기 차단성 등을 향상시키기 위하여 유기실리콘 전구체인 HMDSO 모노머와 산소를 사용하여 플라즈마 도움화학증착(PECVD) 하였다. RF출력과 HMDSO 투입량, 산소투입량을 변화시키면서 각 증착조건에 따른 생성된 필름의 화학결합구조와 표면조도, 헤이즈 특성에 미치는 영향을 FTIR-ATR, AFM, Hazemeter를 이용하여 알아보았다. HMDSO와 산소를 사용한 박막의 증착은 100 nm/min이상의 높은 증착속도를 가졌고, 증착실험에서 얻은 증착필름의 원소조성을 XPS를 이용하여 구한 결과, 종전의 다른 유기실리콘계 모노머를 사용했을 때보다 효과적으로 박막에 존재하는 탄소잔류물을 감소시키는 것을 확인하였으며, FTIR-ATR결과로 부터 플라스틱 기재의 차이로 인한 생성박막의 결합구조가 다름을 알 수 있었다. 본 연구로부터 HMDSO/02 시스템이 탄소함량이 낮은 박막을 형성시키고 내마모도가 좋은 박막을 증착시키는데 효과적인 것을 알 수 있었다.

• 한국세라믹학회지
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• 제38권4호
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• pp.388-392
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• 2001

저압 화학증착법으로 등방성 흑연 기판 위에 탄화규소 증착층을 제조하였다. 반응관 내부의 전체 반응압력(이하 반응압력)을 1.5torr-100torr로 변화시켜 증착층의 미세구조에 미치는 영향을 조사하였다. 120$0^{\circ}C$ 이하에서는 전체 반응압력 변화에 상관없이 일정하게 낮은 증착속도를 보였으며, 미세구조는 round-top 구조를 나타내었다. 125$0^{\circ}C$, 10torr를 기준으로 증착온도와 반응압력이 증가함에 따라 미세구조가 round-top 구조에서 angular, faceted 구조로 변하였으며, 이는 반응압력이 증가함에 따라 증착기구가 표면반응에서 물질전달로 전이하였기 때문이다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 1999년도 제17회 학술발표회 논문개요집
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• pp.56-56
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• 1999

수소화된 비정질 탄소(a-C:H0는 그 형성 조건에 따라서 여러 가지 다른 구조와 특성을 갖게 되며, 특히 DLC(diamond-like carbon)-FED(field emission display) 개발 면에서 중요하게 연구되고 있다. 본 연구에서는 a-C:H 박막을 PECVD(plasma-enhanced chemical vapor deposition) 방법으로 증착하고 주고 ESR 및 Raman 측정을 통하여 그 결과를 조사해 보았다. PECVD 증착가스는 CH4 가스를 사용하였다. 기판은 Corning 1737 glass를 사용하였고, 기판 온도는 32$0^{\circ}C$이었다. 증착 압력과 R>F. power는 각각 0.1-1 Torr 와 12-36 W 사이에서 변화되었다. ESR를 피하기 위하여, microwave power에 대한 ESR 신호 의존성을 측정하고 포화효과를 피하기 위한 Raman spectroscopy로 분석하였다. R.F.power가 증가할수록 증착속도는 0.06 nm/sec 정도까지 대체로 증가하였으나, pressure가 1 Torr 일때는 같은 R.F. power로써 증착이 일어나지 않는 경우도 발생하였다. 증착된 a-C:H 박막은 R.F.power가 증가할수록 스핀밀도의 증가가 두드러졌으며, 기타 증착가스 압력 등의 증착 조건에 따른 ESR 및 Raman 스펙트럼의 변화를 관찰하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.246-246
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• 2011

졸-겔 스핀코팅(sol-gel spin-coating)법을 이용하여 실리콘 기판에 ZnO 박막을 증착하였다. 증착된 졸 용액을 전열처리(pre-heat treatment) 후, 다른 속도로 상온까지 냉각시켰다. ZnO 박막의 특성 분석을 위하여 atomic force microscopy (AFM), X-ray diffraction (XRD), Raman, photoluminescence (PL)을 이용하였다. 전열처리 후 5$^{\circ}C$/min의 속도로 천천히 냉각시킨 ZnO 박막은 산맥구조(mountain chain structure)로 표면이 매우 거친 반면, 빠르게 냉각시킨 ZnO 박막은 매우 매끄러운 표면을 나타내었다. 빠르게 냉각시킨 ZnO 박막의 c-축 배향성(c-axis preferred orientation)이 느리게 냉각시킨 ZnO 박막의 배향성보다 더 우세하게 나타났고, 결정성도 우수하였다. 뿐만 아니라, 빠르게 냉각시킨 ZnO 박막의 광학적 특성이 느리게 냉각시킨 ZnO 박막의 특성보다 우수하게 나타났다. 후열처리(post-heat treatment)에 의해 ZnO 박막의 구조적 및 광학적 특성이 더욱 향상되었다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.259-259
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• 2009

박막태양전지의 효율을 높이기 위한 방법 중 입사된 태양광의 흡수율을 높이기 위한 방법으로 전지의 표면구조를 제어하는 기술이 최근에 활발히 연구되고 있다. 본 연구에서는 박막태양전지의 저가화와 고효율화를 위하여 투명전도막으로 응용되고있는 ZnO박막의 증착속도를 높이는 공정변수의 영향과 수광효과를 개선하기 위하여 최적의 표면구조를 가지는 ZnO박막 증착조건을 찾고자 증착 공정변수에 대하여 실험하였다. 공정변수의 조절에 따라 표면구조의 제어가 가능하였으며 우수한 광학적 특성과 500nm/min 의 높은 증착속도를 얻을 수 있었다. 또한 표면구조와 전기적, 광학적 특성이 긴밀한 관계를 가지는 것을 알 수 있었다. 실험된 공정 변수는 기판온도, 공정압력, 플라즈마 파워, 원료 가스 조성 이며 공정변수에 따른 전기적, 광학적, 구조적, 특성은 FE-SEM, 4Point-probe, XRD, UV-spectroscopy를 이용하여 분석하였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.195-196
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• 2009

각도에 따른 배면 유기 발광 소자의 발광 패턴에 대해서 연구하였다. 소자 내에서 발광한 빛은 등방성으로 퍼져 나가고 굴절률이 n인 매질과 공기의 계면에서 굴절하게 된다. 소자 내에서 굴절되어 퍼져 나온 빛의 각도에 따른 빛의 세기를 측정하였다. 또한 배면 유기 발광 소자에서의 시야각을 $10^{\circ},\;20^{\circ},\;30^{\circ},\;40^{\circ},\;50^{\circ},\;6^{\circ}$로 변화시켜 각도에 따른 발광 패턴을 알 수 있었다. 소자 내에서 발광한 빛이 소자 밖으로 퍼져 나올 때의 발광 패턴을 편광판을 이용하여 $0^{\circ}$와 $90^{\circ}$로 변화시켜 실험하였다. 소자의 구조는 ITO(170nm)/TPD(40nm)/$Alq_3$(60nm)/LiF(0.5nm)/Al(100nm)으로 하고, 유기물층과 음전극은 $2{\times}10^{-5}$Torr에서 증착하였다. 유기물의 증착 조건은 $2{\times}10^{-5}$torr의 진공도에서 $1.5{\sim}2.0{\AA}/s$ 속도로 열 증착하였다. 전극의 증착 조건은 $2{\times}10^{-5}$torr의 진공도에서 $1.5{\sim}2.0{\AA}/s$ 속도로 열 증착하였다. 발광 면적은 $3mm{\times}5mm$이다. 소자의 각도에 따른 발광 스펙트럼 측정은 USB-2000을 사용하였다. 소자 밖으로 나오는 편광되어진 빛을 측정하기 위하여 편광판을 사용하여 측정하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.510-510
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• 2011

Si (100) 2 인치 웨이퍼 위에 RF Magnetron Sputtering 방법으로 Ti 박막을 형성하고, 그 위에 MPCVD (Microwave Plasma Chemical Vapor Deposition) 방법을 이용하여 나노결정다이아몬드 박막을 증착하였다. 지름 3인치, 두께 1/4인치의 Ti 타겟을 사용하고, Ar 가스 유량 11 sccm, 공정 압력 $4.5{\times}10^{-3}$ Torr, RF 전력 100 W, 기판온도 $70^{\circ}C$ 조건에서 2 시간 동안 Ti 박막을 증착하여 약 $0.8{\mu}m$의 박막을 얻었다. 그 위에 공정 압력 110 Torr, 마이크로웨이브 전력 1.2 kW, Ar/$CH_4$ 가스 조성비 200/2 sccm, 기판 온도 $600^{\circ}C$의 조건에서 기판에 -150 V의 DC 바이어스 전압 인가 여부를 변수로 하고, 증착 시간을 변화시켜 나노결정다이아몬드 박막을 제작하였다. FE-SEM과 AFM을 이용하여 다이아몬드 입자의 크기와 다이아몬드 박막의 두께, 표면 거칠기 등을 측정하였고, Raman spectroscopy와 XRD를 이용하여 다이아몬드 결정성을 확인하였다. 바이어스를 인가하지 않았을 경우 증착 시간이 증가할수록 다이아몬드 입자의 평균 크기가 증가하며 입자들이 차지하는 면적이 증가하는 것을 확인하였다. 그러나 2시간이 경과해도 아직 완전한 박막은 형성되지 못하고 약 4시간 이상 증착 시 완전한 박막을 이루는 것이 확인되었다. 이에 비해서 바이어스 전압을 인가할 경우 1시간 내에 완전한 박막을 이루는 것을 확인하였다. 표면 거칠기는 바이어스를 인가한 경우가 그렇지 않은 경우에 비해서 조금 높은 것으로 나타났다. 이러한 바이어스 효과는 표면에서의 핵생성 밀도 증가와 재핵생성 속도 증가에 기인하는 것으로 해석된다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2002년도 추계종합학술대회
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• pp.143-147
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• 2002

본 논문에서는 FBAR소자에서 중요한 역할을 하는 Reflector의 최적 증착조건을 RF/DC마그네트론 스퍼터링을 이용하여 조사하였다. Reflector를 구성하는 SiO$_2$와 W박막의 증착속도, 결정성, 표면거칠기 둥을 다양한 증착조건에서 관찰한 결과 빠른 증착속도를 보이면서 치밀하고 결정성이 좋은 박막을 얻을 수 있는 조건을 찾을 수 있었고, 이 조건으로 5층의 Acoustic Bragg Reflector 구조를 제작하였다.