• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2012년도 춘계학술발표대회
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• pp.99.2-99.2
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• 2012

현재 양산 중인 대부분의 결정질 실리콘 태양전지는 p-type 실리콘 기판의 전면에 인 (phosphorus) 을 확산시켜 에미터로 사용한 스크린 프린티드 태양전지 (Screen Printed Solar Cells) 이다. 위 태양전지의 단점은 p-type 기판의 광열화현상 (Light Induced Degradation) 문제와 후면 알루미늄 금속 전극으로 인한 휨 현상 등이 있다. 이러한 단점을 해결하기 위해 n-type 기판의 전면에 보론 (Boron) 을 도핑하여 에미터로 사용하고, 후면 전계 (Back Surface Field) 로 인 (Phosphorus)을 도핑한 태양전지에 대한 연구가 활발히 진행 중이다. 본 연구에서는, 튜브 전기로 (tube furnace) 를 이용해 n-type 실리콘 웨이퍼 전면에 보론 도핑을 하고 이와 마찬가지로 웨이퍼 후면에 인 도핑을 실시하였다. 그리고 전면과 후면의 패시베이션을 위해 얇게 산화막을 형성한 후 실리콘 질화막 (SiNx) 을 증착하였다. 에미터와 후면 전계 그리고 패시베이션 층의 특성을 평가하기 위해 QSSPC (Quasi-Steady-State PhotoConductance) 로 소수반송자 수명 (Minority Carrier Lifetime) 과 포화 전류 (Saturation current) 값을 측정하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.246-246
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• 2013

Atomic layer deposition (ALD)에 의해 증착된 알루미늄 산화막($Al_2O_3$)은 고효율 결정질 실리콘 태양전지를 위한 우수한 패시베이션 효과를 보인다. $Al_2O_3$은 고정 음전하를 가지고 있기때문에 p-형 태양전지 후면에서 field effect passivation에 의한 효과적인 표면 패시베이션을 형성한다. 하지만 ALD에 의한 $Al_2O_3$ 증착은 긴 공정시간이 필요하다. 이는 기존의 태양전지 산업에 적합하지 않다. 본 논문에서는 공정 시간의 단축을 위해 plasma-assisted atomic layer deposition (PA-ALD) 기술을 사용함으로서 $Al_2O_3$을 증착했다. PA-ALD 기술은 trimethyaluminum (TMA)와 plasma 분위기에서의 $O_2$ 가스를 사용하여 표면 반응을 한다. $Al_2O_3$ 층의 특성을 최적화하기 위해 증착 온도를 $150{\sim}250^{\circ}C$의 범위에서 가변하고, 열처리 온도와 시간을 변화하였다. 결과적으로, 실리콘 웨이퍼를 이용하여 $1250^{\circ}C$의 공정온도에서 증착한 $Al_2O_3$은 $400^{\circ}C$에서 10분 동안의 열처리 온도와 시간에서 1,610 ${\mu}s$의 최고의 유효 반송자 수명을 보였다.

• 한국진공학회지
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• 제21권1호
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• pp.29-35
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• 2012

수소화된 실리콘 질화막은 결정질 태양전지 산업에서 반사방지막과 패시베이션 층으로 널리 사용되고 있다. 또한, 수소화된 질화막은 금속 소성공정과 같은 높은 공정온도를 거친 후에도 결정질 실리콘 태양전지의 표면층으로서 충족되는 특성들이 변하지 않고 유지 되어야 한다. 본 연구에서는 Plasma enhanced chemical vapor deposition 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($SiH_4$)과 암모니아 ($NH_3$) 가스비를 변화시켜가며 결정질 실리콘 태양전지에 사용되기 위한 박막의 광학 전기 화학적 그리고 표면 패시베이션 특성들을 분석하였다. 가스 비율에 따른 수소화된 실리콘 질화막의 굴절율 범위는 1.90~2.20까지 나타내었다. 결정질 실리콘 태양전지에 사용하기 위한 가장 적합한 특성은 3.6 ($NH_3/SiH_4$)의 가스비율을 나타내었다. 이를 통하여 $156{\times}156mm$ 대면적 결정질 실리콘 태양전지를 제작하여 17.2 %의 변환 효율을 나타내었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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• pp.59.1-59.1
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• 2010

이종접합 구조의 태양전지는 에미터 및 후면전계층으로 비정질 실리콘이 이용되고 있다. 본연구에서는 HWCVD를 이용하여 중성층 비정질 실리콘을 증착(10nm), 패시베이션된 n형 결정질 실리콘을 기판으로 PECVD법으로 에미터 층은 p형 비정질 실리콘을 후면 전계층은 n+형 비정질 실리콘을 증착하여 a-Si:H(p)/c-Si(n)/a-Si:H(n+)의 구조로 에미터 및 후면전계층의 조건에 따른 이종접합 태양전지를 제작, 특성을 분석하였다. 증착시간에 따라 에미터와 후면전계층의 두께를 조절하고 도펀트 가스(B2H6,PH3)의 유량에 따라 도핑 농도를 조절하였다. 공정 변수마다 MCLT 및 Implied Voc를 측정하였고, 태양전지 제작 후 도핑 농도에 따른 충진율을 비교, 분석하였다.

• 전자공학회논문지
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• 제51권2호
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• pp.33-37
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• 2014

본 논문에서는 AlGaN/GaN HFET의 누설전류 특성을 개선하고자 산화갈륨 희생층 공정을 이용한 새로운 패시베이션 공정을 제안하였다. 오믹 전극 형성시 고온 열처리 과정으로 인해 갈륨의 표면 손상이 불가피하다. 표면 손상을 방지하기 위해 보편적으로 선표면처리 공정을 사용하기도 하지만 이러한 방법만으로는 표면 손상을 완전히 없애기 어렵다. 본 연구에서 새롭게 제안된 산화갈륨 희생층을 이용한 공정 방법은 고온 열처리 후 손상된 표면에 $O_2$ 플라즈마 처리를 통해 산화갈륨층을 형성한 뒤, 염화수소를 이용하여 산화갈륨층을 식각한다. 우수한 상태의 표면 상태를 얻을 수 있었으며, 누설전류의 확연한 감소로 subthreshold slope이 개선되었을 뿐만 아니라 최대 드레인 전류 특성도 594 mA/mm에서 634 mA/mm로 증가하였다. 질화갈륨 희생층 공정의 효과를 분석하기 위해 X-선 광전자 분광법을 이용하여 질화갈륨의 표면 변화에 대해 살펴보았다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 하계학술대회 논문집 Vol.9
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• pp.544-544
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• 2008

Metal-CMP 공정시 높은 압력을 가해 줌으로 인하여 금속배선의 디싱 현상과 에로젼 현상이 발생하고 다공성의 하부층에 균열이 생기는 문제점을 개선하고자, 낮은 하력에서 금속막의 광역 평탄화를 이룰 수 있는 ECMP(Electrochemical Chemical Mechanical Polishing)가 생겨나게 되었다. 본 논문에서는 다양한 전해액의 전류-전압 특성 곡선을 비교 분석하여, 패시베이션막이 형성되는 곳을 알 수 있었고, CV와 LSV 법을 통해 전기화학적인 특성을 고찰하였다.

• 전자공학회논문지
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• 제52권7호
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• pp.33-39
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• 2015

본 연구에서는 SU-8을 절연층으로 사용해 솔루션 공정을 바탕으로 하여 Indium Zinc Oxide(IZO) thin film transistor(TFT)의 안정성을 향상에 대해 연구하였다. 매우 점성이 강하며 negative lithography 용으로 사용되는 SU-8은 기계적, 화학적으로 높은 안정도를 가진다. 그리고 이 SU-8을 사용해 TFT층의 위에 스핀코팅을 사용해 절연막 층을 쌓고 photo lithography를 이용해 patterning을 하였다. SU-8층에 의한 positive bias stress(PBS)에 대한 전기적 특성 향상의 이유를 연구하기 위해 TFT에 X-ray photoelectron spectroscopy(XPS), Fourier transform infrared spectroscopy(FTIR) 분석을 시행하였다. SU-8을 절연층으로 한 TFT는 좋은 전기적 특성을 보였으며, 전류점멸비, 전자이동도, 문턱전압, subthreshold swing이 각각 $10^6$, $6.43cm^2/V{\cdot}s$, 7.1V, 0.88V/dec로 측정되었다. 그리고 3600초 동안 PBS를 가할 시 ${\Delta}V_{th}$는 3.6V로 측정되었다. 그러나 SU-8 층이 없는 경우 ${\Delta}V_{th}$는 7.7V 였다. XPS와 FTIR을 분석한 결과, SU-8 절연층이 TFT의 산소의 흡/탈착을 차단하는 특성에 의해 PBS에 강한 특성을 나타나게 함을 확인하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2009년도 제40회 하계학술대회
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• pp.1229_1230
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• 2009

$SiO_2$ 패시베이션 층에 As+ 이온을 주입한 1.2 kV급 AlGaN/GaN 쇼트키 장벽 다이오드( Schottky Barrier Diode, SBD )를 제작하였다. 주입된 As+ 이온들은 역방향 바이어스에서 공핍 영역의 곡률을 변화 시켰고, 이로 인해 항복 전압이 증가하고 누설 전류가 감소하였다. 제안된 소자의 항복전압이 1204 V 이었고, 기존 소자의 항복전압은 604 V 이었다. 캐소드 전압이 100 V일 때 제안된 소자의 누설전류는 21.2 nA/mm 이었고, 같은 조건에서 제안된 소자는 $80.3{\mu}A/mm$ 이었다. 주입된 As+ 양이온은 이차원 전자 가스( Two-Dimensional Electron Gas, 2DEG )에 전자를 유도했고, 채널의 농도가 미세하게 증가하였다. 따라서 순방향 전류가 증가하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.93-93
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• 2009

실리콘 태양전지의 효율 향상을 위한 노력의 일환으로 결정질 실리콘 웨이퍼 표면passivation 물질 중 Atomic Layer Deposition (ALD)을 이용하여 증착한 $Al_2O_3$ 박막에 대한 관심이 증가하고 있다. 본 연구에서는 $Al_2O_3$ 박막의 증착 전 실리콘 웨이퍼의 산화막 두께에 따른 passivation 효과에 대해서 연구하였다. 실리콘 산화막은 $HNO_3$ 용액을 사용하여 화학적으로 생성시켰으며 $HNO_3$ 용액과의 반응 시간을 조절하여 실리콘 산화막의 두께를 조절하였다. 실리콘 산화막 생성 후 ALD로 $Al_2O_3$ 박막을 증착하였으며 증착 후 $N_2$ 분위기에서 annealing 하였다. Annealing 후 passivation 효과는 Quasi-Steady-State Photo Conductance를 사용하여 minority carrier의 lifetime을 측정하였다. Capacitance-Voltage measurement, Transmission Electron Microscopy, Ellipsometry를 사용하여 실리콘 산화막의 두께에 따른 $Al_2O_3$ 박막의 passivation 효과를 분석하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.347-347
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• 2009

결정질 태양전지의 공정에 있어서 호모지니어스(homogeneous)한 구조보다 향상된 변환효율을 얻기 위해 선택적 도핑 방법에 관한 연구가 활발하다. 선택적 도핑 방법이란 에미터(emitter) 층을 $n^{++}$ 영역과 $n^+$ 영역으로 나누어 향상된 전류밀도와 개방전압을 얻기 위한 방법이다. 본 연구에서 제시된 RIE 에치-백 구조는 다수의 선택적 도핑 방법 중 하나이다. 기존의 에치-백 구조는 전면 전극 형성 후 RIE 공정을 수행하기 때문에 전면 전극이 손상되고 RIE 데미지(damage)가 발생되는 문제점이 있었다. 그러나 본 연구에서 제시된 구조는 기존의 에치-백 구조와 달리 RIE 에칭 후 발생된 데미지를 제거하는 추가적인 공정인 질산 패시베이션(nitric acid passivation)이 수행되었다. 또한 본 연구에서 새롭게 제시된 블라킹 마스크 페이스트(blocking mask paste)는 기존의 에치-백 구조에서 발생된 전극 손상 문제를 해결해 주고 있다. 이러한 결과로 호모지니어스 구조보다 향상된 전류밀도 (35.77 mA/$cm^2$), 개방전압 (625 mV), FF (78.01%), 변환효율 (17.43%)를 얻었다.