• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.121-122
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• 2011

광도파로 기반 센서의 성능을 개선시키기 위해서는 코어와 클래딩 층의 굴절률 차를 크게 하여 표면감도를 향상시켜야 한다. 이를 위해 센서용 광도파로 코어 층을 위한 고굴절률 SiNx 박막을 플라즈마 화학기상증착(PECVD, plasma enhanced chemical vapor deposition)법을 이용하여 성장한 후 그 표면특성을 분석하였다. 이 때 플라즈마 화학기상증착 공정 조건 중 NH3 가스를 제외하여 Si 성분이 많은 고굴절률 SiNx 박막의 성장을 유도하고 He/SiH4 가스유량비를 0에서 100까지 변화시켜 SiNx 박막의 표면거칠기를 제어하였다. Si기판 위에 SiNx 박막을 10분 성장 후 BOE(buffered oxide etchant)로 선택식각하여 그 박막두께를 alpha step으로 측정하는 방법으로 He/SiH4 가스유량비 조건별 박막성장률을 계산하였다. 그 결과 He/SiH4 가스유량비 증가함에 따라 박막성장률이 33 nm/min에서 19 nm/min으로 선형적인 감소함을 알 수 있었다. 박막두께가 190 nm가 되도록 He/SiH4 가스유량비 조건별 SiNx 박막을 성장한 후 그 표면특성을 AFM (atomic force microscope)으로 관찰하였다. 이를 통해 He/SiH4 가스유량비가 50일 때 SiNx 박막의 표면거칠기가 최소가 됨을 알 수 있었다.

• 한국진공학회지
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• 제17권3호
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• pp.215-219
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• 2008

실리콘 웨이퍼 위에 Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD) 방법으로 증착 된 SiNx 박막의 수소 함량을 측정하였다. 제작된 SiNx 박막은 Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR) 사용하여 박막의 수소함량과 결합상태를 확인하였으며, Atomic Force Microscopy (AFM) 측정을 통하여 박막의 표면 거칠기를 비교, 시료의 조성비 평가를 위하여 Rutherford Backscattering Spectrometry (RBS)을 사용하였다. 또한 SiNx박막의 조성확인을 위하여 Photoluminescence(PL)를 이용하여 FT-IR spectrum의 결과와 비교 해석하였다. FT-IR에서 NH의 수소함량(at%)이 0.92 %에서 0.64 %로 낮아질 수록 AFM을 이용한 표면 거칠기는 12.8 $\AA$에서 10.8 $\AA$로 낮아지고, Si양이 상대적으로 많아지는 것을 PL에서 확인하였으며, RBS에서도 시뮬레이션을 통해 비슷한 결과를 얻을 수 있었는데, 이는 FT-IR을 사용함으로써 SiNx 박막의 수소 함량의 측정이 가능하다는 것을 보여주므로 단위공정에서 신속하게 SiNx 박막 분석이 가능함을 알 수 있었다.

• 한국재료학회지
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• 제10권4호
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• pp.276-281
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• 2000

Si(111) 표면을 NH$_3$분위기에서 실리콘질화물(SiNx)로 변형시킨 후 탄화규소(silicon carbide, SiC) 박막을 성장하였다. 질화시간이 증가함에 따라 SiC 박막 두께가 감소함을 관찰하였다. 또한 성장변수에 따라 SiC/Si 계면에서 결정결함인 틈새를 없앨 수 있었다. 100nm, 300nm, 500nm의 SiNx/Si 기판 위에 SiC 박막을 성장시켰다. 성장된 SiC 박막들은 모두 [111]면을 따라 성장되었고, SiC 결정들이 원주형 낟알로 성장되었다. SiC/SiNx 계면에서 void를 관찰할 수 없었다. 이러한 실험 결과는 SOI 구조의 산화규소를 SiNx로 대체함으로써 SiC 소자 제작에 응용될 수 있는 방향을 제시하고 있다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.147-147
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• 2010

태양전지의 효율 향상을 위해 웨이퍼 표면에 반사방지막 코팅을 위한 패시베이션 물질들에 대한 연구가 활발히 진행 되고 있다. 이 과정에서 널리 사용하는 ARC 물질로 SiNx 박막이 있다. SiNx 박막은 PECVD 법으로 저온에서 실리콘 기판 위에 증착 가능한 장점이 있다. 플라즈마 분위기 가스로 아르곤 또는 질소 사용하며 SiNx 박막의 광학적, 전기적인 특성은 화학적 조성비에 의해 결정되며 증착온도 가변에 박막의 특성이 변화하며 이를 이용하여 태양전지의 효율을 향상 시킬 수 있다. 본 연구에서는 SiNx 박막을 형성하는데 질소 가스 분위기에서 PECVD를 이용하여 증착하고 그 특성을 분석하였다. 박막은 0.8 Torr의 압력에서 $150^{\circ}C\;{\sim}\;450^{\circ}C$의 기판온도로 증착되었으며 이때의 RF power은 100W ~ 300W로 가변 되었다. 증착된 박막은 1.94 에서 2.23의 폭넓은 굴절률 값을 가지고 있었다. $SiH^4/NH_3$ 가스 비의 증가에 따라 박막 두께와 굴절률이 감소함을 확인할 수 있었다.증착된 SiNx 박막의 소수반송자 수명 측정 결과 굴절률 2.23인 박막의 경우 약 87 us의 수명을 나타냈으며, 굴절률이 1.94로 줄어듦에 따라 소수 반송자 수명 역시 79 us로 감소하였다. SiNx 박막은 n-rich 보다 Si-rich 인 경우 effective 반송자 수명을 증가시켜 표면 재결합 속도를 줄이는데 유용함을 확인하였다. 또한 증착온도가 증가할수록, RF power가 증가 할수록 소수 반송자 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 SiNx 박막의 경우 가장 우수한 전기적, 광학적 특성을 보여주었다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 하계학술대회 논문집 Vol.9
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• pp.197-198
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• 2008

이 논문에서는 다양한 SiNx의 band gap을 이용하여 MIS 구조의 메모리 소자를 제작하고 이를 분석하였다. SiNx 박막은 증착 가스비에 따라 다양한 band gap을 가지게 된다. 본 실험에서는 $SiH_4$ 가스와 $NH_3$ 가스를 사용하여 SiNx 박막을 증착하였다. n-type 단결정 실리콘 기판위에 다양한 가스비에 따라 단일 SiNx 박막을 증착 및 분석하였고, 이를 이용하여 NNN 구조의 MIS 소자를 제작하였다. 제작된 소자는 4.6 V의 hysteresis roof 폭과 1000 초 후에 84.8 %의 retention 값을 갖는 우수한 메모리 특성을 보였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.180-180
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• 2016

최근 디스플레이 시장의 주요 키워드는 flexible organic light emitting diode (OLED) 이다. OLED 소자의 수명을 결정하는 가장 큰 요인 중의 하나는 공기 중의 O2와 H2O에 의한 유기물의 열화이다. 따라서 공기 중의 O2나 H2O가 유기물에 쉽게 침투하는 것을 막는 것은 소자의 수명 향상을 위하여 필수적이라 할 수 있다[1-3]. SiNx 박막은 경질로 투과성이 우수하며, 화학적 불활성인 특성으로 이러한 Barrier 역할로 연구되어 산업분야에 다양하게 응용되고 있다[4]. SiNx 박막은 일반적으로 plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) 기술을 이용하여 증착되는데 기존의 PECVD 기술을 이용한 SiNx 박막은 낮은 water vapor transmission rate (WVTR) 등의 문제점들로 인해 한계점이 들어났다. 본 연구에서는, flexible display의 thin film encapsulation (TFE) 공정에서의 적용을 알아보기 위해 $370{\times}470$ size를 증착할 수 있는 In-line 장비를 이용하였으며, 기존의 PECVD 기술의 문제점으로 지적되고 있는 낮은 WVTR을 해결하기 위하여 저온 (<$100^{\circ}C$) 선형 PECVD 기술을 이용하여 WVTR을 개선하고자 하였다. 공정가스로는 SiH4와 NH3를 사용하였으며, SiH4 Carrier 가스로 He을 추가적으로 사용하였다. 또한 공정 압력은 100mTorr를 유지하였다. 증착된 SiNx 박막의 물리적, 화학적 특성 분석을 위해 분광엘립소메타, field emission electron microscopy (FESEM), X-ray diffraction (XRD), Rutherford backscattering spectrometry (RBS) 등을 이용하여 측정하였으며, 박막에 투습되는 수분의 양은 MOCON사의 AQUATRAN 2(W)로 측정하였다. OLED 소자를 구현하기 위해서는 기본적으로 봉지층에 투습되는 양을 $10-6g/m2{\cdot}day$ 이하로 막아줘야 한다고 알려져 있으나, 기존의 PECVD 기술을 이용하여 제작된 SiNx 박막의 WVTR은 $10-2{\sim}10-3g/m2{\cdot}day$ 레벨의 WVTR 결과를 보이고 있다. 본 연구에서 사용된 저온 선형 PECVD 기술을 이용하여 제작된 SiNx 박막의 WVTR은 $5.0{\times}10-5g/m2{\cdot}day$ 이하의 개선된 결과를 확인 할 수 있었다. 또한 flexible display에 적용하기 위해 SiNx 박막의 두께를 최소화한 100nm의 두께에서도 WVTR은 $5.0{\times}10-5g/m2{\cdot}day$ 이하의 결과가 유지됨을 알 수 있었다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2014년도 추계학술대회 논문집
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• pp.26-26
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• 2014

식품포장재용 SiNx 박막을 합성하였다. SiNx 박막은 박막이 투명하고 낮은 투습도를 가지고 있어 식품포장재뿐 아니라 유기소자디스플레이에서도 활발히 연구되고 있다. 이 연구에서는 SiNx 박막을 PECVD를 통한 저온 공정으로 PET 기판 위에 합성하여 높은 투과도를 가지며 낮은 투습도를 갖는 박막을 합성하였다. 박막 합성 중의 플라즈마 특성을 알아보기 위해 Optical Emission Spectroscopy (OES)를 통한 플라즈마 진단을 하였으며, 박막의 특성을 알아보기 위해 FT-IR, UV-visible, MOCON 테스트 등을 하였으며, $7.6{\times}10^{-3}g/m^2/day$의 투습도를 갖는 것을 확인하였다.

• 센서학회지
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• 제4권2호
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• pp.58-63
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• 1995

$SiH_{4}$와 $NH_{3}$의 RF 글로우방전 분해에 의한 PECVD법으로 a-SiNx:H박막을 제조하고 기판온도, RF 전력, 그리고 $NH_{3}/SiH_{4}$ 유량비 등의 변화에 따른 a-SiNx:H 박막의 유전상수와 광학적 밴드갭 등을 조사하였다. a-SiNx:H막의 유전상수와 광학적 밴드갭은 기판온도, RF 전력 및 $NH_{3}/SiH_{4}$ 유량비 등의 증착변수에 따라 크게 변화하였다. 기판온도가 증가할수록 a-SiNx:H막의 유전상수는 증가하였으며 광학적 밴드갭은 감소하였다. 기판온도, RF 전력, 가스압력, $NH_{3}/SiH_{4}$ 유량비 및 두께를 각각 $250^{\circ}C$, 20 W, 500 mTorr, 10 및 $1500\;{\AA}$로 하였을 때 a-SiNx:H막의 유전상수, 절연파괴전장 및 광학적 밴드갭은 각각 4.3, 1 MV/cm 및 2.9 eV로 나타났다.

• 한국결정학회지
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• 제6권2호
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• pp.134-140
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• 1995

Glass/SiNx/ZnO 적층 박막구조의 SAW 특성 변화를 분석하였다. ZnO 박막은 rf magnetron sputter를 이용하여, 산소를 반응성 가스로 Ar과 함께 진공챔버내에 주입시켜 증착하였고, 주로 산소량에 따른 박막의 특성변화를 관찰하였다. 산소분압은 ZnO 박막의 증착속도 및 결정성에 많은 영향을 주고 있었으며, rocking curve의 결과에 의하면 (002) 배향성을 가진 ZnO 박막의 c-축 수직도가 Ar과 산소의 유량비가 67/33에서 가장 좋은 2.17도를 보여주고 있다. 이 값은 ZnO 박막을 압전요소로 사용하기에 충분한 조건이다. SiNx의 두께를 7000Å, ZnO 박막의 두께를 5μm로 한 glass/SiNx/Al/ZnO의 박막 적층 구조의 SAW 특성을 보면 ZnO/glass 구조와 비교시 SAW 속도가 최대 2.2%까지 증가했음을 알 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.312.2-312.2
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• 2013

태양전지에서 SiNX층은 반사방지막 역할과 표면 페시베이션의 역할을 동시에 하고 있다. SiNx에서 굴절율과 두께는 반사율과 밀접한 관계가 있으며 동시에 표면 소수캐리어 수명에도 큰 영향을 미친다. 따라서 굴절율과 두께를 조절하여 낮은 반사도와 긴 소수캐리어 수명을 가지는 SiNx 박막을 제조하여야 우수한 효율의 태양전지를 제조할 수 있다. 본 연구에서는 다양한 굴절율과 두께의 SiNx 박막을 결정질 실리콘 태양전지에 적용하여 효율과의 상관관계를 해석하였다. SiNx 박막은 PECVD장비를 이용하여 RF파워, 가스혼합량, 증착시간 등을 각각 변화시키며 형성하였다. RF 파워는 100~500 W로 변화 시켰고 혼합가스 변화는 SiH4가스와 NH3가스, Ar가스를 각각 주입하며 증착하였다. RF 파워 300W, 가스혼합량 SiH4 90sccm, NH3 26sccm, Ar 99sccm과 기판 온도 $300^{\circ}C$, 공정시간 58초에서 포면 반사율 1.09%와 굴절률 1.965, 두께 76nm를 갖는 SiNx층을 형성 할 수 있었다. SiNx층을 증착하여 셀을 제작한 결과, 개방전압: 0.612V, 전류밀도: 38.49 mA/cm2, 충실도: 75.62%, 효율: 17.82%를 얻을 수 있었다.