• Current Photovoltaic Research
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• 제5권2호
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• pp.63-67
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• 2017

Aluminum oxide ($Al_2O_3$) film deposited by atomic layer deposition (ALD) is known to supply excellent surface passivation properties on crystalline Si surface. The quality of passivation layer is important for high-efficiency silicon solar cell. double-layer structures have many advantages over single-layer materials. $Al_2O_3/SiN_X$ passivation stacks have been widely adopted for high- efficiency silicon solar cells. The first layer, $Al_2O_3$, passivates the surface, while $SiN_X$ acts as a hydrogen source that saturates silicon dangling bonds during annealing treatment. We explored the properties on passivation film of $Al_2O_3/SiN_X$ stack layer with changing the conditions. For the post annealing temperature, it was found that $500^{\circ}C$ is the most suitable temperature to improvement surface passivation.

• 한국재료학회지
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• 제15권4호
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• pp.275-280
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• 2005

The growth of hafnium oxide thin films by atomic layer deposition was investigated in the temperature range of $175-350^{\circ}C$ using $Hf[N(CH_3)_2]_4\;and\;O_2$ as precursors. A self-limiting growth of $0.6\AA/cycle$ was achieved at the substrate temperature of $240-280^{\circ}C$. The films were amorphous and very smooth (0.76-0.80 nm) as examined by X-ray diffractometer and atomic force microscopy, respectively. X-ray photoelectron spectroscopy analysis showed that the films grown at $300^{\circ}C$ was almost stoichiometric. Electrical measurements performed on $MoW/HfO_2$(20 nm)/Si MOS structures exhibited high dielectric constant$(\~17)$ and a remarkably low leakage current density of at an applied field of $1.5-6.2\times10^{-7}A/cm^2$ MV/cm, probably due to the stoichiometry of the films.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2002년도 추계학술대회 논문집 Vol.15
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• pp.47-50
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• 2002

ZnO nanowires were coated conformally with aluminum oxide ($Al_{2}O_{3}$) material by atomic layer deposition (ALD). The ZnO nanowires were first synthesized on a Si (100) substrate at $1380^{\circ}C$ from ball-milled ZnO powders by a thermal evaporation procedure with an argon carrier gas without any catalysts; the length and diameter of these ZnO nanowires are $20\sim30{\mu}m$ and $50{\sim}200$ nm, respectively. $Al_{2}O_{3}$ films were then deposited on these ZnO nanowires by ALD at a substrate temperature of $300^{\circ}C$ using trimethylaluminum (TMA) and distilled water ($H_{2}O$). Transmission electron microscopy (TEM) images of the deposited ZnO nanowires revealed that 40nm-thick $Al_{2}O_{3}$ cylindrical shells surround the ZnO nanowires.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2002년도 추계학술대회 논문집 전기물성,응용부문
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• pp.79-81
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• 2002

ZnO 나노와이어는 ZnO 파우더를 볼밀 처리하여 열증착 방법으로 $1380^{\circ}C$에서 촉매없이 Si 기판위에서 합성되었다. 합성된 ZnO 나노와이어의 길이와 직경은 $20{\sim}30{\mu}m$와 $50{\sim}200$ nm 였다. ZnO 나노와이어 표면을 atomic layer deposition(ALD) 방법으로 $Al_2O_3$ 박막을 얇게 코팅하였다. 성장온도는 $300^{\circ}C$였고, 사용한 전구체는 Trimethlaluminum(TMA)와 distilled water($H_2O$) 이다. Transmission electron microscopy(TEM) 으로 측정한 $Al_2O_3$ 박막의 두께는 40 nm 로서 매우 균일하게 ZnO 나노와이어에 증착되었음을 알 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
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• pp.211-212
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• 2010

GaN 기반의 상부발광형 LED는 동작되는 동안 생기는 전기적 단락, 그리고 칩 위의 p-형 전극과 n-형 전극 사이에 생기는 누설전류 및 신뢰성 확보를 위하여 칩 표면에 passivation 층을 형성하게 된다. SiO2, Si3N4와 같은 passivation layers는 일반적으로 PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)공정을 이용한다, 하지만 이는 공정 특성상 plasma로 인한 damage가 유발되기 때문에 표면 누설 전류가 증가 한다. 이로 인해 forward voltage와 reverse leakage current의 특성이 저하된다. 본 실험에서는 원자층 단위의 박막 증착으로 인해 PECVD보다 단차 피복성이 매우 우수한 PEALD(Plasma Enhanced Atomic Layer Deposition)공정을 이용하여 Al2O3 passivation layer를 증착한 후, 표면 누설전류와 빛의 출력 특성에 대해서 조사해 보았다. PSS (patterned sapphire substrate) 위에 성장된 LED 에피구조를 사용하였고, TCP(Trancformer Copled Plasma)장비를 사용하여 에칭 공정을 진행하였다. 이때 투명전극을 증착하기 위해 e-beam evaporator를 사용하여 Ni/Au를 각각 $50\;{\AA}$씩 증착한 후 오믹 특성을 향상시키기 위하여 $500^{\circ}C$에서 열처리를 해주었다. 그리고 Ti/Au($300/4000{\AA}$) 메탈을 사용하여 p-전극과 n-전극을 형성하였다. Passivation을 하지 않은 경우에는 reverse leakage current가 -5V 에서 $-1.9{\times}10-8$ A 로 측정되었고, SiO2와 Si3N4을 passivation으로 이용한 경우에는 각각 $8.7{\times}10-9$과 $-2.2{\times}10-9$로 측정되었다. Fig. 1 에서 보면 알 수 있듯이 5 nm의 Al2O3 film을 passivation layer로 이용할 경우 passivation을 하지 않은 경우를 제외한 다른 passivation 경우보다 reverse leakage current가 약 2 order ($-3.46{\times}10-11$ A) 정도 낮게 측정되었다. 그 이유는 CVD 공정보다 짧은 ALD의 공정시간과 더 낮은 RF Power로 인해 plasma damage를 덜 입게 되어 나타난 것으로 생각된다. Fig. 2 에서는 Al2O3로 passivation을 한 소자의 forward voltage가 SiO2와 Si3N4로 passivation을 한 소자보다 각각 0.07 V와 0.25 V씩 낮아지는 것을 확인할 수 있었다. 또한 Fig. 3 에서는 Al2O3로 passivation을 한 소자의 output power가 SiO2와 Si3N4로 passivation을 한 소자보다 각각 2.7%와 24.6%씩 증가한 것을 볼 수 있다. Output power가 증가된 원인으로는 향상된 forward voltage 및 reverse에서의 leakage 특성과 공기보다 높은 Al2O3의 굴절률이 광출력 효율을 증가시켰기 때문인 것으로 판단된다.

• 반도체디스플레이기술학회지
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• 제18권1호
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• pp.32-37
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• 2019

Titanium dioxide ($TiO_2$) is a promising dielectric material in the semiconductor industry for its high dielectric constant. However, for utilization on Si substrate, $TiO_2$ film meets with a difficulty due to the large leakage currents caused by its small conduction band energy offset from Si substrate. In this study, we propose an in-situ plasma oxidation process in plasma-enhanced atomic layer deposition (PE-ALD) system to form an oxide barrier layer which can reduce the leakage currents from Si substrate to $TiO_2$ film. $TiO_2$ film depositions were followed by the plasma oxidation process using tetrakis(dimethylamino)titanium (TDMAT) as a Ti precursor. In our result, $SiO_2$ layer was successfully introduced by the plasma oxidation process and was used as a barrier layer between the Si substrate and $TiO_2$ film. Metal-oxide-semiconductor ($TiN/TiO_2/P-type$ Si substrate) capacitor with plasma oxidation barrier layer showed improved C-V and I-V characteristics compared to that without the plasma oxidation barrier layer.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2003년도 제5회 영호남 학술대회 논문집
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• pp.130-132
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• 2003

ALD(Atomic Layer Deposition) 법으로 박막 알루미나를 형성한 후 웨이퍼 접합과 박막화 공정으로 알루미나를 매몰절연막으로 하는 SOI 구조를 제조하고 그 특성을 조사하였다. 알루미나 박막의 유전 특성과 실리콘과의 계면 특성은 C-V 측정으로, 단면 분석은 SEM(Scanning Electron Microscope) 촬영으로 조사하였다. 알루미나와 실리콘을 접합하기 위하여 1100C에서 열처리를 행한 후 알루미나와 실리콘의 계면 상태 밀도는 $2.5{\times}10^{11}/cm^2-eV$였다. 그리고 SEM의 단연 분석과 AES(Auger Electron Spectroscope)의 깊이 방향 분석을 통해서 매몰 알루미나층의 존재를 확인하였다. 알루미나는 실리콘 산화막보다 높은 열전도성을 가지므로 이를 매몰절연막으로 하여 SOI 구조를 제조하면 기존의 실리콘산화막을 매몰절연막으로 하는 SOI를 기판으로 하여 제조되는 소자보다 selg heating 효과가 감소된 우수한 특성의 소자를 제조할 수 있다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.229-229
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• 2010

With the scaling down of ultra large integrated circuits (ULSI) to the sub-50 nm technology node, the need for an ultra-thin, continuous and conformal diffusion barrier and Cu seed layer is increasing. However, diffusion barrier and Cu seed layer formation with a physical vapor deposition (PVD) method has become difficult as the technology node is reduced to 30 nm and beyond. Recent work on self-forming barrier processes using PVD Cu alloys have attracted great attention due to the capability of conformal ultra-thin barrier formation using a simple technique. However, as in the case of the conventional barrier and Cu seed layer, PVD of the Cu alloy seed layer will eventually encounter the difficulty in conformal deposition in narrow line trenches and via holes. Atomic layer deposition (ALD) has been known for its good step coverage and precise thickness control, and is a candidate technique for the formation of a thin conformal barrier layer and Cu seed layer. Conformal Cu-Mn seed layers were deposited by plasma enhanced atomic layer deposition (PEALD) at low temperature ($120^{\circ}C$), and the Mn content in the Cu-Mn alloys were controlled form 0 to approximately 10 atomic percent with various Mn precursor feeding times. Resistivity of the Cu-Mn alloy films decreased by annealing due to out-diffusion of Mn atoms. Out-diffused Mn atoms were segregated to the surface of the film and interface between a Cu-Mn alloy and $SiO_2$, resulting in self-formed $MnO_x$ and $MnSi_xO_y$, respectively. No inter-diffusion was observed between Cu and $SiO_2$ after annealing at $500^{\circ}C$ for 12 h, indicating an excellent diffusion barrier property of the $MnSi_xO_y$. The adhesion between Cu and $SiO_2$ was enhanced by the formation of $MnSi_xO_y$. Continuous and conductive Cu-Mn seed layers were deposited with PEALD into 32 nm $SiO_2$ trench, enabling a low temperature process, and the trench was perfectly filled using electrochemical plating (ECD) under conventional conditions. Thus, it is the resultant self-forming barrier process with PEALD Cu-Mn alloy film as a seed layer for plating Cu that has further potential to meet the requirement of the smaller than 30 nm node.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.98-98
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• 2013

완전화 박막이란 사용자가 원하는 용도에 맞게 최적의 성능을 구현하도록 제조된 박막을 의미하며 금속이나 화합물 박막을 제조하되 각종 구조 제어 Tool이나 증착 공정을 변화시켜 나노화와 다층화 또는 치밀화를 통해 구현될 수 있다. 최근 고성능의 증착 및 제어 Tool이 개발되고 빗각증착(Oblique Angle Deposition)이나 스침각 증착(Glancing Angle Deposition) 방법 등의 기술이 개발되면서 사용자 목적에 최적인 박막 소재를 제공하여 User-friendly한 응용을 위한 연구개발이 활발히 진행되고 있다. 완전화 박막 제조에 대한 시도는 1990년대에 일본에서 시작되었다. 일본에서는 산학연이 공동으로 참여하는 NEDO 프로그램을 통해 경질코팅을 이용한 Protective Layer를 제조하여 차단 방식에 의한 내식성 구현 연구를 수행하였다. 유럽에서는 제 7차 European Framework Program (7th FT)을 통해 2007년부터 CORRAL (Corrosion Protection with Perfect Atomic Layer) 프로젝트를 만들어 완전화 박막 연구를 진행하고 있다. 상기 프로젝트는 얇은 자연 산화막이 Bulk의 부식을 방지해주는 것에 착안하여 HIPIMS나 Filtered Arc 또는 ALD 공정을 이용하여 자연 산화막과 유사한 Defect-free 산화막을 제조하여 Barrier형 내식성 박막을 구현하는 것을 목표로 하고 있다. 본 연구에서는 완전화 박막 구현을 위한 연구동향을 파악하고 완전화 박막 제조를 위한 기술적 과제와 몇 가지의 시도에 대한 기초 연구 자료를 소개한다.

• 한국결정성장학회지
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• 제24권3호
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• pp.106-110
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• 2014

Atomic layer deposition(ALD)을 이용하여 $Al_2O_3$ 박막을 형성하고 이에 대한 패시베이션 특성에 대한 연구를 수행하였다. ALD로 증착된 $Al_2O_3$ 박막은 $400^{\circ}C$ 5분간 후속 열처리 공정 후에도 $Al_2O_3$ - 실리콘 계면 반응 없이 비정질 상태를 유지할 만큼 구조적으로 안정한 특성을 나타내었다. 후속 열처리 후 $Al_2O_3$ 박막의 패시베이션 특성이 향상되었으며, 이는 field effective 패시베이션과 화학적 패시베이션 효과가 동시에 상승에 기인하는 것으로 판단된다. $Al_2O_3$ 박막의 음고정 전하를 정량적으로 평가하기 위해서 후속 열처리 공정을 거친 $Al_2O_3$ 박막을 이용하여 metal-oxide-semiconductor(MOS) 소자를 제작하고 capacitance-voltage(C-V) 분석을 수행하였다. C-V 결과로부터 추출된 flatband voltage($V_{FB}$)와 equivalent oxide thickness(EOT)의 관계식을 통하여 $Al_2O_3$ 박막의 고정음전하는 $2.5{\times}10^{12}cm^{-2}$로 계산되었으며, 이는 본 연구에서 제시된 $Al_2O_3$ 박막 공정이 N-type 실리콘 태양전지의 패시베이션 공정에 응용 가능하다는 것을 의미한다.