• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
• /
• pp.470.2-470.2
• /
• 2014

RF-PECVD 장치에 의해 증착된 실리콘 질화막(SiNx)은 결정질 실리콘 태양전지에서 반사 방지막 효과 및 우수한 표면 패시베이션 특성을 제공하는 것으로 알려져 있다. 본 논문에서는 실리콘 질화막의 패시베이션 특성을 향상시키기 위해서 공정온도를 $400^{\circ}C$로 고정하고 공정압력, 가스비, RF (radio frequency) power를 가변하였다. 이 때의 실리콘 질화막의 굴절률 및 두께는 각각 2.0, 80 nm로 증착하여 그에 따른 특성에 대해 분석하였다. 공정 압력이 감소할수록 실리콘 질화막이 증착된 결정질 실리콘 태양전지의 유효 반송자 수명이 증가함을 보였고, 반면에 증착속도는 감소하였다. 또한 RF-power 500 W에서 실리콘 질화막이 증착된 결정질 실리콘 태양전지의 유효 반송자 수명이 상대적으로 높았으며 출력이 올라갈수록 증착속도가 증가하였다. 결과적으로 결정질 실리콘 태양전지에 증착한 실리콘 질화막은 0.8torr 공정 압력과 RF-power 500 W에서 $38.8{\mu}s$로 가장 좋은 유효 반송자 수명을 확인하였다. 위의 결과를 바탕으로 결정질 실리콘 태양전지를 제작하였고 향상된 패시베이션 특성을 갖는 실리콘 질화막의 조건을 찾기 위해서 개방전압(open circuit voltage)을 비교하였다. 공정압력 0.8 torr, RF-power 500 W에서 가장 높은 결과를 보였으며 이는 유효 반송자 수명과 유사한 결과를 나타냈다. 하지만 낮은 FF (fill factor)로 인해 변환 효율이 낮은 결과를 보였다. 태양전지 제작시 낮은 fill factor를 보인 이유와 위의 단점을 보완하기 위해 추가 실험을 수행하였으며, 개선된 fill factor를 통해 18.3% 효율의 태양전지를 제작하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 1993년도 제5회 학술발표회 논문개요집
• /
• pp.18-18
• /
• 1993

• E2M - 전기 전자와 첨단 소재
• /
• 제6권3호
• /
• pp.220-227
• /
• 1993

본 논문에서는 산화막의 두께가 23.angs.이며 질화막의 두께를 각각 530.angs., 1000.angs.으로한 캐패시터형 MNOS소자를 제작하고 기억특성을 비교, 분석하였다. 특성조사를 위해 자동 .DELTA. $V_{FB}$ 추적장치를 설계, 제작하여 사용하였다. 기억트랩밀도는 질화막 두께 530.angs.인 소자가 1000.angs.인 소자보다 0.18 x $10^{16}$ $m^{-2}$ 크며, 0.31 x $10^{8}$ V/m 낮은 산화막 전기장에서 전자가 주입되었으며 $10^{4}$sec경과후 포획전자의 유지율도 우수하였다. 또한 포획된 전자는 실리콘쪽으로의 역터넬링으로 인한 감쇠가 우세하게 나타났다. 펄스전압 인가에 따른 플랫밴드전압의 변화가 선형적으로 증가하는 영역에서는 산화막 전류가 지배적이었으며 포화하다 감소하는 영역에서는 질화막 전류의 영향이 컸다. 소거동작은 포획된 전자의 방출과 실리콘으로 부터의 정공주입이 동시에 일어남을 관측하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
• /
• 대한전기학회 2005년도 제36회 하계학술대회 논문집 C
• /
• pp.2401-2403
• /
• 2005

MEMS를 기반으로 하는 써모파일은 여러 산업분야에 측정 센서로 각광받고 있다. 이러한 써모파일은 유속, 가스, 칼로리미터 및 비접촉식 체온계 등의 적외선 및 열 측정 소자로 사용되고 있다. 기존의 써모파일은 산화막/질화막/산화막이나 혹은 산화막/질화막의 공정을 사용하여 제작되며, 열전쌍은 지벡 계수가 큰 여러 가지 물질을 사용하여 제작되어 발표되고 있다. 그러나 본 논문에서는 저 스트레스 질화막을 사용하여 다이어프램을 제작하였다. 열전쌍은 인을 주입한 다결정 실리콘과 알루미늄을 직렬로 연결하여, 60쌍으로 제작하였고, 또한, 열접점의 열전쌍의 접합 모양을 변경하여 감도를 증가 시켰다. 소자의 기는 $3{\times}3mm$이고, 활성영역은 $1{\times}1mm$이다. 그리고 출력은 사람 체온인 $37^{\circ}C$일 때, 0.403mV의 출력전압을 보였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
• /
• pp.212-212
• /
• 2012

수소화된 실리콘 질화막은 결정질 태양전지 산업에서 반사방지막 과 패시베이션 층으로 널리 사용되고 있다. 또한, 수소화된 질화막은 금속 소성공정과 같은 높은 공정온도를 거친 후에도 결정질 실리콘 태양전지의 표면층으로서 충족되는 특성들이 변하지 않고 유지되어야 한다. 본 연구에서는 PECVD 장치를 이용한 수소화된 실리콘 질화막의 특성 변화에 대한 경향성을 알아보기 위하여 증착조건의 변수(온도, 증착거리, 무선주파수 전력, 가스비율 등.)들을 다양하게 가변하여 증착조건의 최적화를 찾았다. 이후 수소화된 실리콘 질화막의 전구체가 되는 사일렌(SiH4)과 암모니아(NH3) 가스비를 변화시켜가며 결정질 실리콘 태양전지에 사용되기 위한 박막의 광학 전기 화학적 그리고 표면 패시베이션 특성들을 분석하였다. 가스 비율에 따른 수소화된 실리콘 질화막의 굴절률 범위는 1.90-2.20까지 나타내었다. 결정질 실리콘 태양전지에 사용하기 위한 가장 적합한 특성은 3.6(NH3/SiH4)의 가스비율을 나타내었다. 이를 통하여 PECVD 내에서 구현 할 수 있는 가스의 혼합(SiH4+NH3+N2, SiH4+NH3, SiH4+N2)을 달리하여 박막의 광학적 및 패시베이션 특성을 분석하였다. 이후 $156{\times}156mm$ 대면적 결정질 실리콘 태양전지를 제작하여 SiH4+NH3+N2 의 가스 혼합에서 17.2%의 변환 효율을 나타내었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
• /
• pp.489.1-489.1
• /
• 2014

Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD) 장치를 통하여 증착된 수소화된 질화막(SiNx:H)은 결정질 태양전지의 반사방지막과 패시베이션 층으로 널리 사용되고 있다. 본 연구에서는 PECVD 장치내에 플라즈마를 형성하는 무선주파수(Radio Frequency)를 다양하게 변화시켜 수소화된 실리콘 질화막의 경향성을 알아보고 각 무선주파수에서 최적화된 패시베이션층을 태양전지에 적용하여 그 특성들을 분석하였다. 다양한 무선주파수 범위는 고주파(High Frequency: 13.56 MHz), 저주파 (Low Frequency: 440 kHZ) 그리고 혼합주파(Dual Frequency: 13.56 MHz + 440 kHz)를 각각 이용하여 수소화된 질화막을 증착 하였으며 $156{\times}156mm$ 대면적 결정질 실리콘 태양전지를 제작하여 비교하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2009년도 추계학술대회 논문집
• /
• pp.384-384
• /
• 2009

최근 태양전지 개발이 본격화 되면서 태양전지 웨이퍼 표면에서의 재결합에 의한 손실을 줄이고 반사도를 감소시키기 위한 ARC 개발이 활발히 진행되고 있다. 이를 위해 널리 사용하는 ARC 물질로 수소화된 실리콘 질화막이 있다. 수소화된 실리콘 질화막은 PECVD 법으로 저온에서 실리콘 기판 위에 증착 가능한 장점이 있다. 또한 실리콘 질화막의 광학적, 전기적인 특성은 화학적 조성비에 의해 결정되며 증착온도 가변에 따라 균일도 및 굴절률 조절을 가능케 하여 태양전지의 효율을 향상 시킬 수 있다. 따라서 본 연구에서는 수소화된 실리콘 질화막을 태양전지에 적용하기 위해 질소 가스 분위기에서 PECVD를 이용하여 증착하고 그 특성을 분석하였다. 박막은 0.8 Torr의 압력에서 $150^{\circ}C{\sim}450^{\circ}C$의 기판 온도로 증착되었으며 이때의 RF power은 100W ~ 300W로 가변 하였다. 증착된 박막은 1.94 에서 2.23의 폭넓은 굴절률 값을 가지고 있었다. $SiH_4/NH_3$ 가스 비의 증가에 따라 박막 두께와 굴절률이 감소함을 확인 할 수 있었다. 이는 $NH_3$ 가스의 상대적인 증가에 따라 Si 생성을 선행하는 $SiH_4$ 가스의 부분압이 제한되기 때문이고, 이러한 결과로 박막내에 질소 원자가 증가함에 따라 N-H 결합이 증가하여 n-rich인 박막 상태가 되기 때문으로 분석된다. 증착된 실리콘 질화막의 소수반송자 수명 측정 결과 굴절률 2.23인 박막의 경우 약 87 us의 수명을 나타냈으며, 굴절률이 1.94로 줄어듦에 따라 소수반송자 수명 역시 79 us로 감소하였다. 수소화된 실리콘 질화막은 n-rich 보다 Si-rich 인 경우 effective 반송자 수명을 증가시켜 표면 재결합 속도를 줄이는데 유용함을 확인하였다. 또한 증착온도가 증가할수록, RF power가 증가 할수록 소수반송자 수명 역시 증가하였다. 반사도의 경우 $SiH_4$의 비율이 증가할수록 반사도가 감소함을 확인 하였으며, 증착온도 증가에 따라, RF power 증가에 따라 반사도가 감소하였다. 결과적으로 $450^{\circ}C$의 기판온도와 300W의 RF power에서 증착된 실리콘 질화막의 경우 가장 우수한 전기적, 광학적 특성을 보여주었다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
• /
• 대한전기학회 2006년도 제37회 하계학술대회 논문집 C
• /
• pp.1639-1640
• /
• 2006

MEMS형 써모파일은 온도계, 유속, 가스, 칼로리미터 등 다양한 산업 분야에 응용되고 있다. 현재 상용화되어 있는 대부분의 MEMS형 써모파일에서는 습식 이방성 에칭방식으로 다이어프램을 제작하고, 막의 구성은 산화막/질화막/산화막 혹은 산화막/질화막의 적층으로 되어 있다. 본 논문에서는 $XeF_2$시스템을 사용해 전면으로부터 에칭하여 저응력 질화막을 다이어프램을 제작하였고, 열전대 물질로는 poly-Si과 Al을 사용하였다. 그리고 각각의 열전쌍은 열접점에서 Al 패턴시, 사각형의 오픈 면적을 두어 접합된 모양을 달리하여 설계 제작하였다. 소자의 크기는 $2{\times}2mm^2$이고, 능동영역은 $400{\times}400{\mu}m^2$이다. 써모파일의 출력은 적외선 램프의 전력이 3W($80^{\circ}C$)일 때, 오픈된 면적이 증가할수록 출력이 증가하였으며, 오픈된 면적이 $300{\mu}m^2$ 일때의 출력은 약1mV로 나타났다. 이러한 특성으로부터 계산된 오픈된 면적에 따른 출력비는 약 $0.3nV/{\mu}m^2$이다.

• 한국전자통신학회논문지
• /
• 제16권3호
• /
• pp.451-456
• /
• 2021

반도체 메모리 소자의 커패시터에서 셀 커패시턴스의 향상과 scale down을 위해 유전막으로써 적층형 ONO 구조가 도입되었고 이들의 박막화가 지속적으로 시도되고 있으나 공정 처리 과정에서 많은 문제들이 대두되고 있다. 본 연구에서는 L/L LPCVD를 사용하여 약 10Å의 자연산화막 성장을 억제함으로써 3fF/cell의 정전 용량을 확보할 수 있었다. 또한 유전막의 박막화에 따른 질화막의 이상산화에 미치는 영향을 고찰함으로써 내산화성을 확보할 수 있는 유전막 형성의 안정적인 공정 관리 방법을 제안하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
• /
• pp.189-189
• /
• 2015

Plasmonics, sensor, field effect transistors, solar cells 등 다양한 적용분야를 가지는 실리콘 구조체는 제작공정에 의해 전기적 및 광학적 특성이 달라지기 때문에 적합한 나노구조 제작방법이 요구되고 있다. 나노구조체 제작방법으로는 Photo lithography, Extreme ultraviolet lithography (EUV), Nano imprinting lithography (NIL), Block copolymer (BCP) 방식의 방법들이 연구되고 있으며, 특히 BCP는 direct self-assembly 특성을 가지고 있으며 가격적인 면에서도 큰 장점을 가진다. 하지만 BCP를 mask로 사용하여 식각공정을 진행할 경우 BCP가 버티지 못하고 변형되어 mask로서의 역할을 하지 못한다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 본 논문에서는 BCP와 질화막을 이용한 double mask 방법을 사용하였다. 기판 위에 BCP를 self-assembly 시키고 mask로 사용하여 hole 부분으로 노출된 기판을 Ion gun을 통해 질화 시킨 후에 BCP를 제거한다. 기판 위에 hole 모양의 질화막 표면은 BCP와 다르게 etching 공정 중 변형되지 않는다. 이러한 질화막 표면을 mask로 사용하여 pillar pattern의 실리콘 나노구조체를 제작하였다. 질화막 mask로 사용되는 template은 PS와 PMMA로 구성된 BCP를 사용하였다. 140kg/mol의 polystyrene과 65kg/mol의 PMMA를 톨루엔으로 용해시키고 실리콘 표면 위에 spin coating으로 도포하였다. Spin coat 후 230도에서 40시간 동안 열처리를 진행하여 40nm의 직경을 가진 PS-b-PMMA self-assembled hole morphology를 형성하였다. 질화막 형성 및 etching을 위한 장비로 low-energy Ion beam system을 사용하였다. Reactive Ion beam은 ICP와 3-grid system으로 구성된 Ion gun으로부터 형성된다. Ion gun에 13.56 MHz의 frequency를 갖는 200W 전력을 인가하였다. Plasma로부터 나오는 Ion은 $2{\Phi}$의 직경의 hole을 가지는 3-grid hole로 추출된다. 10~70 voltage 범위의 전위를 plasma source 바로 아래의 1st gird에 인가하고, 플럭스 조절을 위해 -150V의 전위를 2nd grid에 인가한다. 그리고 3rd grid는 접지를 시켰다. chamber내의 질화 및 식각가스 공급은 2mTorr로 유지시켰다. 그리고 기판의 온도는 냉각칠러를 이용하여 -20도로 냉각을 진행하였다. 이와 같은 공정 결과로 100 nm 이상의 높이를 갖는 40 nm직경의 균일한 Silicon pillar pattern을 형성 할 수 있었다.