• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.402-402
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• 2012

최근 반도체 공정 중 fluorocarbon (CxHyFz) 가스와 함께 플라즈마 밀도가 큰 유도결합형 플라즈마을 사용한 식각장비가 많이 사용되고 있다. 특히 저 유전상수 값을 가지는 박막을 밀도가 큰 플라즈마와 함께 fluorocarbon 가스를 이용하여 식각을 하게 되면 매우 복잡한 현상이 생긴다. 따라서 식각률에 대한 모델을 세우고 적용하는 일이 매우 어렵다. 본 연구에서는 CF4가스를 Ar가스와 함께 혼합하고 기판 플라즈마와 유도결합형 플라즈마를 동시에 가진 식각장비를 사용하여, 저 유전상수 값을 갖는 박막을 식각하였다. 또한, 간단한 식각모델인 Langmuir adsorption model를 이용하여 식각률(Etch rate)에 대한 합리적인 이해를 얻기 위해, 기판과 유도결합형 플라즈마의 파워에 따른 식각률을 계산하고, 식각모델에서 사용되는 매개변수인 이온플럭스(Ion Flux)와 식각수율(Etch yield)을 연구하였다. 기판의 플라즈마 파워가 20에서 100 W 증가하면서 식각률이 269에서 478 nm/min로 증가하였으며, 식각수율이 0.4에서 0.59로 증가하는 것을 관찰하였다. 반면에 기판의 플라즈마 파워 증가에 따라 이온 플럭스는 3.8에서 $4.7mA/cm^2$로 변화가 크지 않았다. 또한, 유도결합형 플라즈마의 파워가 100에서 500 W 증가하면서, 식각률이 117에서 563 nm/min로 증가하였으며, 이온플럭스가 1.5에서 $6.8mA/cm^2$으로 변화하였다. 그러나, 식각수율은 0.46에서 0.48로 거의 변화하지 않았다. 그러므로 저 유전상수 값을 가지는 박막 식각의 경우, 기판의 플라즈마는 식각수율을 증가시키며 유도결합형 플라즈마는 이온 플럭스를 증가시켜 박막 식각에 기여하는 것으로 사료된다.

• Current Photovoltaic Research
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• v.3 no.3
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• pp.80-84
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• 2015

We suggest new emitter formation method using solid-phase epitaxy (SPE); solid-phase epitaxy emitter (SEE). This method expect simplification and cost reduction of process compared with furnace process (POCl3 or BBr3). The solid-phase epitaxy emitter (SEE) deposited a-Si:H layer by radio-frequency plasma-enhanced chemical vapor deposition (RF-PECVD) on substrate (c-Si), then thin layer growth solid-phase epitaxy (SPE) using rapid thermal process (RTP). This is possible in various emitter profile formation through dopant gas ($PH_3$) control at deposited a-Si:H layer. We fabricated solar cell to apply solid-phase epitaxy emitter (SEE). Its performance have an effect on crystallinity of phase transition layer (a-Si to c-Si). We confirmed crystallinity of this with a-Si:H layer thickness and annealing temperature by using raman spectroscopy, spectroscopic ellipsometry and transmission electron microscope. The crystallinity is excellent as the thickness of a-Si layer is thin (~50 nm) and annealing temperature is high (<$900^{\circ}C$). We fabricated a 16.7% solid-phase epitaxy emitter (SEE) cell. We anticipate its performance improvement applying thin tunnel oxide (<2nm).

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2012.11a
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• pp.35-50
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• 2012

$900^{\circ}C$이상 초고온 He-gas 분위기 또는 용융불화염 (molten salts, FLINAK) 환경에서 사용될 VHTR(Very High Temperature Reactor)의 IHX(Intermediate heat exchanger)용 열수송 구조재료로 가장 가능성이 높은 합금인 Inconel 617 및 Hastelloy X 상에 습식화학적, 물리적기상합성법(Vacuum arc-plasma과 RF magnetron sputtering) 및 pack cementation에 의한 표면개질 및 마이크로 초내열(refractory ceramics) 코팅층(TiN, TiCN, TiAlN, $Al_2O_3$, $TiO_2$)을 형성시켰다. 고온 장기사용 시 문제가 될 수 있는 고온에서의 조직변화, 미세구조와 상(phase)형성, 고온 부식 및 그에 따른 마모(wear resistance) 손상 등 이들 소재의 내열, 내식 및 내마모 물성을 개선하는 연구를 수행하였다. TiAlN 박막의 경우 공기분위기에서 N이 분해되나 치밀한 산화물($TiO_2/Al_2O_3$ layer)을 형성하여 내식성 있는 보호피막을 형성함으로 기판과의 열팽창 계수로 인한 박리가 발생하지 않아 보호피막으로 적합하였다. Pack cementation법에 의한 aluminiding(Al-Ni합금)도 He 및 공기분위기에서 고온물성의 저하를 가져오는 $Cr_2O_3$의 생성을 충분히 억제하고 있었으며 He 및 air 분위기에서 사용이 가능한 박막으로 여겨진다. 내열 및 내식성에 대한 실험을 종합한 결과, 공기분위기에서 사용할 수 없는 박막은 He-gas 및 FLINAK(LiF-NaF-KF) 용융염 분위기에서도 사용할 수 없었으며, He-gas, FLINAK 및 air 분위기에서 모두 사용이 가능한 박막으로는 Inconel 617에서는 $(TiO_2-)Al_2O_3$, TiAlN 및 Al-Ni이었고 Hastelloy에서는 Al-Ni 및 $Al_2O_3$가 가장 적당하였다.

• ETRI Journal
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• v.24 no.3
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• pp.211-220
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• 2002

This study characterizes an oxide etching process in a magnetically enhanced reactive ion etching (MERIE) reactor with a $CHF_3/CF_4$ gas chemistry. We use a statistical $2^{4-1}$ experimental design plus one center point to characterize the relationships between the process factors and etch responses. The factors that we varied in the design include RF power, pressure, and gas composition, and the modeled etch responses were the etch rate, etch selectivity to TiN, and uniformity. The developed models produced 3D response plots. Etching of $SiO_2$ mainly depends on F density and ion bombardment. $SiO_2$ etch selectivity to TiN sensitively depends on the F density in the plasma and the effects of ion bombardment. The process conditions for a high etch selectivity are a 0.3 to 0.5 $CF_4$ flow ratio and a -600 V to -650 V DC bias voltage according to the process pressure in our experiment. Etching uniformity was improved with an increase in the $CF_4$ flow ratio in the gas mixture, an increase in the source power, and a higher pressure. Our characterization of via etching in a $CHF_3/CF_4$ MERIE using neural networks was successful, economical, and effective. The results provide highly valuable information about etching mechanisms and optimum etching conditions.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.24 no.1
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• pp.33-40
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• 2014

Poly vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene (PVdF-HFP) membrane were prepared by the electrospinning technique. We had applied a DLC coating process and then the surface of the membrane and the contact angle change was investigated. Electrospun fibrous PVdF-HFP membrane surface became to wrinkled shape by Ar plasma treatment and treatment conditions. The wrinkled surface of PVdF-HFP membrane became super-hydrophilic. However, after DLC coating process, it became super-hydrophobic. The resulting surfaces were characterized by water contact angle measurement, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and field emission scanning electron microscopy (FE-SEM). Resultantly it was recognized that the wettability characteristics of the membrane surfaces depended on the chemical composition and surface morphology.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.7 no.s1
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• pp.15-19
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• 1998

Structural and optical properties of $In_xGa_{1-X}N$ as well as $In_{0.1}Ga_{0.9}N$/GaN single quantum we11 (SQW) grown on sapphire (0001) substrate with an based GaN using rf-plasma assisted MBE have been investigated. The quality of the InXGal.,N fdm was improved as the growth temperature increased. In PL measurements at low temperatures, the band edge emission peaks of $In_xGa_{1-X}N$ was shifted to red region as an indium cell and substrate temperature increased. For $In_{0.1}Ga_{0.9}N$/GaN SQW, the optical emission energy has blue shift about 15meV in PL peak, due to the confined energy level in the well region. And, the FWHM of the $In_{0.1}Ga_{0.9}N$/GaN SQW was larger than that of the bulk Ino,la.9N films. The broadening of FWHM can be explained either as non-uniformity of Indium composition or the potential fluctuation in the well region. Photoconductivity (PC) decay measurement reveals that the optical transition lifetimes of the SQW measured gradually increased with temperatures.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.1 no.2
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• pp.93-98
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• 1991

The as-grown $YBa_2Cu_3O_{7-x}$ superconducting thin films on MgO(100) substrate have been prepared by a reactive coevaporation method. The superconducting transition temperature, surface morphology and crystalline quality were examined as a function of the substrate temperature ranging from $450^{\circ}C$ to $590^{\circ}C$. From the reflection high energy electron diffraction (RHEED) analysis, it was found the film consisted of almost amorphous phase with a halo pattern deposited at the substrate temperature of $450^{\circ}C$. The film deposited at the substrate temperature of $510^{\circ}C$ consisted of polycrystalline phase, showing a broad ring pattern. On the other hand, for the film deposited at $590^{\circ}C$, RHEED showed spotty pattern indicating that this film consisted of single crystal phase. It has rough film surface due to the surface outgrowth. The surface outgrowth increased as the substrate temperature increased from $510^{\circ}C$ to $590^{\circ}C$. the surface outgrowth may be due to the anisotropic growth rate. The highest transition temperature obtained in this study was $Tc_{zero}$ of 83K with $Tc_{onset}$ of 88K for the film deposited at $590^{\circ}C$ using activated RF oxygen plasma.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2003.07c
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• pp.1574-1576
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• 2003

Carbon nanotubes (CNTs) were grown on the TiN-coated silicon substrate with different thickness of Ni and Co catalysts layer at $600^{\circ}C$ using inductively coupled plasma-chemical vapor deposition (ICP-CVD). The Ni and Co catalysts were formed using the RF magnetron sputtering system with various deposition times. It was found that the growth of CNTs was strongly influenced by the surface morphology of Ni and Co catalysts. With increasing deposition time, the thickness of catalysts increased and the grain boundary size of catalysts increased. The surface morphology of catalysts and CNTs were elucidated by SEM. The Raman spectrum further confirmed the graphitic structure of the CNTs. The turn-on field of CNTs grown on Ni and Co catalysts was about 2.7V/pm and 1.9V/pm respectively. Field emission current density of CNTs grown on Ni and Co catalysts was measured as $11.67mA/cm^2$ at $5.5V/{\mu}m$ and $1.5mA/cm^2$ at $5.5V/{\mu}m$ respectively.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2000.02a
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• pp.75-75
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• 2000

플라즈마 화학증착법(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition, PECVD)을 이용하여 양질의 Si3N4 금속-유전막-금속(Metal-Insulator-Metal, MIM) 커페시터를 구현하였다. Fig.1에 나타낸 바와 같이 p형 실리콘 웨이퍼의 열 산화막 위에 1%의 실리콘을 함유하는 알루미늄을 스퍼터링으로 증착하여 전극을 형성하고 두 전극사이에 Si3N4 박막을 증착하여 MIM구조의 박막 커패시터를 제조하였다. Si3N4 유전막은 150Watt의 RF 출력하에서 반응 가스 N2/SiH4/NH3를 각각 300/10/80 sccm로 흘려주어 전체 압력을 1Torr로 유지하면서 40$0^{\circ}C$에서 플라즈마 화학증착법을 이용하여 증착하였으며, Al과 Si3N4 층의 계면에는 Ti과 TiN을 스퍼터링으로 증착하여 확산 장벽으로 이용하였다. 각 시편의 커패시턴스 및 바이어스 전압에 따른 누설 전류의 변화는 LCR 미터를 이용하여 측정하였고 각 시편의 커패시턴스 및 바이어스 전압에 따른 누설 전류의 변화는 LCR 미터를 이용하여 측정하였고 각 시편의 유전 특성의 차이점을 미세구조 측면에서 이해하기 이해 극판과 유전막의 단면 미세구조를 투과전자현미경(Transmission Electron Microscope, TEM)을 이용하여 분석하였다. 유전체인 Si3N4 와 전극인 Al의 계면반응을 억제시키기 위해 TiN을 확산 장벽으로 사용한 결과 MIM커패시터의 전극과 유전체 사이의 계면에서는 어떠한 hillock이나 석출물도 관찰되지 않았다. Fig.2와 같은 커패시턴스의 전류-전압 특성분석으로부터 양질의 MIM커패시터 특성을 f보이는 Si3N4 의 최소 두께는 500 이며, 그 두께 미만에서는 대부분의 커패시터가 전기적으로 단락되어 웨이퍼 수율이 낮아진다는 사실을 알 수 있었다. TEM을 이용한 단면 미세구조 관찰을 통해 Si3N4 층의 두께가 500 미만인 커패시터의 경우에 TiN과 Si3N4 의 계면에서 형성되는 슬릿형 공동(slit-like void)에 의해 커패시터의 유전특성이 파괴된다는 사실을 알게 되었으며, 이러한 슬릿형 공동은 제조 공정 중 재료에 따른 열팽창 계수와 탄성 계수 등의 차이에 의해 형성된 잔류응력 상태가 유전막을 기준으로 압축응력에서 인장 응력으로 바뀌는 분포에 기인하였다는 사실을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.177-177
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• 2010

고효율 비정질 실리콘 박막 태양전지 제작을 위해서는 광파장대에서 optical confinement 능력을 최대화할 수 있는 기술이 필수적이다. 효율적인 photon trapping을 위해서는 back reflector를 사용하거나 전면전극인 투명전도성막의 표면에 요철을 형성하여 포획된 태양광의 내부 반사를 증가시키거나 전면 투명전극에서 반사를 감소시켜 태양광의 travel length를 증가시키는 방법이 일반적이며, 이를 통해 흡수층의 효율을 최대화할 수 있다. 이 중 전면전극으로 사용되는 투명전도성막은 불소가 도핑된 tin-oxide가 주로 사용되었으나, 최근 들어 Al이 도핑된 산화아연막을 이용한 비정질 실리콘 박막 태양전지 개발에 대한 연구도 활발히 진행되고 있다. 투명전극 증착후 표면의 유효면적을 증가시키기 위해 염산 용액을 이용하여 표면 텍스쳐링을 수행한다. 그후 흡수층인 p-i-n 층을 플라즈마 화학기상증착법을 이용하여 형성하는 것이 일반적이다. 이때 표면처리 된 투명전극은 수소플라즈마에 대해 특성이 변하지 않아야 고효율 비정질 실리콘 박막 태양전지 제조에 적용될 수 있다. 본 연구에서는 표면처리 된 AZO 투명전극의 수소플라즈마에 의한 특성 변화에 대해 고찰하였다. 먼저 AZO 투명전극은 스퍼터링 공정을 적용하여 $1\;{\mu}m$두께로 증착하였고, 0.5 wt%의 HCl 용액을 이용하여 습식 식각을 수행하였다. 수소플라즈마 처리 조건은 $H_2$ flow rate 30 sccm, working pressure 20 mtorr, RF power 300 W, Temp $60^{\circ}C$ 이며 3분간 진행하였다. 표면형상은 수소플라즈마 전 후에는 큰 차이를 보이지 않았으며 AZO의 grain size는 각각 220 nm, 210 nm로 관찰되었다. 투명전극의 가장 중요한 특성인 가시광선 영역에서의 투과도는 수소플라즈마 처리전에는 90 % 이상의 투과도를 보였으나, 수소플라즈마 처리 후에는 85 %로 약간 저하된 특성을 보였다. 그러나 이는 박막 태양전지용 전면전극으로 사용하기 위한 투과도인 80 % 이상을 만족하는 결과로, 비정질 박막 실리콘 태양전지 제작에 사용될 수 있다. 또 하나의 중요한 특성인 Haze factor 역시 수소플라즈마 처리 전 후 모두 10 이상의 값을 나타냈다. 하지만 고효율 실리콘 박막 태양전지에 적용하기 위해서는 Haze factor를 증가시키는 공정 개발에 대한 추가 연구가 필요하다.