• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.328-329
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• 2012

$SF_6$ gas는 반도체 및 디스플레이 제조공정 중 Dry etch과정에서 널리 사용되는 gas로 자연적으로 존재하는 것이 아닌 사용 목적에 맞춰 인위적으로 제조된 gas이다. 디스플레이 산업에서 $SF_6$ gas가 사용되는 Dry etch 공정은 주로 ${\alpha}$-Si, $Si_3N_4$ 등 Si계열의 박막을 etch하는데 사용된다. 이러한 Si 계열의 박막을 식각하기 위해서는 fluorine, Chlorine 등이 사용된다. fluorine계열의 gas로는 $SF_6$ gas가 대표적이다. 하지만 $SF_6$ gas는 대표적인 온실가스로 지구 온난화의 주범으로 주목받고 있다. 세계적으로 온실가스의 규제에 대한 움직임이 활발하고, 대한민국은 2020년까지 온실가스 감축목표를 '배출전망치(BAU)대비 30% 감축으로' 발표하였다. 따라서 디스플레이 및 반도체 공정에는 GWP (Global warming Potential)에 적용 가능한 대체 가스의 연구가 필요한 상황이다. 온실가스인 $SF_6$를 대체하기 위한 방법으로 GWP가 낮은 $C_3F_6$가스를 이용하여 $Si_3N_4$를 Dry etching 방법인 RIE (Reactive Ion Etching)공정을 한 후 배출되는 가스를 측정하였다. 4인치 P-type 웨이퍼 위에 PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)장비를 이용하여 $Si_3N_4$를 200 nm 증착하였고, Photolithography공정을 통해 Patterning을 한 후 RIE공정을 수행하였다. RIE는 Power : 300 W, Flow rate : 30 sccm, Time : 15 min, Temperature : $15^{\circ}C$, Pressure : Open과 같은 조건으로 공정을 수행하였다. 그리고 SEM (Scanning Electron Microscope)장비를 이용하여 Etching된 단면을 관찰하여 단차를 확인하였다. 또한 Etching 전후 배출가스를 포집하여 GC-MS (Gas Chromatograph-Mass Spectrophotometry)를 측정 및 비교하였다. Etching 전의 경우에는 $N_2$, $O_2$ 등의 가스가 검출되었고, $C_3F_6$ 가스를 이용해 etching 한 후의 경우에는 $C_3F_6$ 계열의 가스가 검출되었다.

• 열처리공학회지
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• 제4권4호
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• pp.1-14
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• 1991

In PECVD(Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition) process, titanium nitride is thin and its adhesion is poor for the protective coatings. Therefore it has been studied that intermediate layer forms between substrate and TiN thin film. Using R.F. plasma nitriding, nitride layer was first formed, then TiN thin film coated by PECVD. The chemical composition of the coatings has been characterized using AES, EDS and their crystallographic structure by means of XRD. Mechanical properties such as microhardness and film adhesion have also been determined by vickers hardness test, scratch test and indentation test. As a result, there was no difference in chemical composition and structure between the TiN deposition only and the composite of TiN deposition on nitrided steel. It was found that nitrided substrate increased the hardness of TiN coatings and was beneficial in preventing the plastic deformation in the substrate. Therefore the effective load bearing capacity of the TiN coatings on nitrided steel was increased and their adhesion was improved as well. According to the results of this study, the processes that lead to the formation of composite layers characterized by good working properties, i.e., high microhardness, adhesion and resistance to deformation.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2004년도 춘계학술대회 논문집 반도체 재료 센서 박막재료 전자세라믹스
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• pp.101-104
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• 2004

In this study AlN/Al thin films were prepared at various conditions, such as $N_2$ gas flow rate $[N_2/(N_2+Ar)]$ from 0.6 to 0.9, a substrate temperature ranging from room temperature to $300^{\circ}C$ and working pressure 1mTorr. We estimated crystallographic characteristics and c-axis preferred orientations of AlN/Al thin films as function of Al electrode surface roughfness. The optimal processing conditions for Al electrode were found at substrate temperature of $300^{\circ}C$, sputtering power of 100W and a working pressure of 2mTorr. In these conditions, we obtained the c-axis preferred orientation of $AlN/Al/SiO_2/Si$ thin film about 4 degree.

• 열처리공학회지
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• 제18권4호
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• pp.229-234
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• 2005

Effect of incident ion beam energy on microstructure and adhesion behavior of TiN thin films were studied. Without ion beam assist, TiN film showed (111) growth mode which was thought to have the lowest deformation energy. As the ion beam assist energy increased, TiN film growth mode was changed from (111) to (200) mode. On the Si(100) substrate the critical incident energy for growth mode change was 100 eV/atom, however the critical assist energy was 121 eV/atom on the STD61 substrate. Grain size of TiN films increased with the assist ion beam energy. Finally, adhesion strength of TiN films bombarded above the critical ion assist energy showed 4~5 times higher values than that with lower bombard ion energy.

• 한국재료학회지
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• 제14권6호
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• pp.402-406
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• 2004

$WSi_2$, $TiSi_2$, $CoSi_2$, and $TaSi_2$ are general silicides used today in semiconductor devices. $WSi_2$ thin films have been proposed, studied and used recently in CMOS technology extensively to reduce sheet resistance of polysilicon and $n^{+}$ region. However, there are several serious problems encountered because $WSi_2$ is oxidized and forms a native oxide layer at the interface between $WSi_2$ and $Si_3$$N_4$. In this study, we have introduced 20 $slm-N_2$ gas from top to bottom of the furnace in order to control native oxide films between $WSi_2$ and $Si_3$$N_4$ film. In resulting SEM photographs, we have observed that the native oxide films at the surface of $WSi_2$ film are removed using the long injector system.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.153-153
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• 2010

p-i-n 형 비정질 실리콘 박막 태양전지에서 p층은 창물질(window material)로서 전기 전도도가 크고, 빛 흡수가 적어야한다. p층의 두께가 얇으면 p층 전체가 depletion layer가 되고 충분한 diffusion potential을 얻을 수 없어 open-circuit voltage ($V_{oc}$)가 작아진다. 반대로 p층 두께가 두꺼워지면 빛 흡수가 증가하고, 표면 재결합이 문제가 되어 변환효율이 감소한다. 밴드갭이 큰 물질로 창층을 제작하게 되면 보다 짧은 파장의 입사광이 직접 i층을 비추므로 Short-circuit current ($I_{sc}$) 와 fill factor를 증가시킬 수 있다. 하여 본 연구에서는 기존의 창층으로 사용되는 Boron을 doping한 p-type a-Si:H 대신에 $N_2O$를 첨가한 p-type a-$SiO_x$:H의 $N_2O$ flow rate에 따른 밴드갭의 변화에 관한 연구를 수행하였다. p-type a-$SiO_x$:H Layer는 $SiH_4$, $H_2$, $N_2O$, $B_2H_6$ 가스를 혼합하여 증착하게 되는데 $SiH_4$, 가스와 $H_2$ 가스의 혼합비는 1:20, $B_2H_6$ 농도는 0.5%로 고정 하였으며 $N_2O$의 flow rate을 가변하며 증착하였다. $N_2O$의 가변조건은 5에서 50sccm으로 가변하여 증착하며 일반적으로 사용되는 RF-PECVD (13.56MHz)를 이용하였고 증착 온도는 175도, 전극간의 거리는 40mm, 파워와 압력은 30W, 700mTorr로 고정하여 진행하였다. 전기적 특성을 알아보기 위해 eagle 2000 Glass를 사용하였고 구조적 특성은 p-type wafer를 사용하여 각각 대략 200nm의 두께로 증착하였다. 증착 두께는 Ellipsometry를 이용하였으며 전기 전도도는 Agilent사의 4156c를 구조적특성은 FT-IR을 사용하여 측정하였다. Conductivity(${\sigma}_d$)는 $N_2O$가 증가함에 따라 $8.73\;{\times}\;10^{-6}$에서 $5.06\;{\times}\;10^{-7}$으로 감소하였고 optical bandgap ($E_{opt}$)은 1.71eV에서 2.0eV로 증가함을 알 수 있었다. 또한 reflective index(n)의 경우는 4.32에서 3.52로 감소함을 나타내었다. 기존의 p-type a-Si:H에 비해 상당한 $E_{opt}$을 가지므로 빛 흡수에 의한 손실을 줄임으로서 $V_oc$를 향상 시킬 수 있으며 동시에 짧은 파장에서의 입사광이 직접 i층을 비추므로 $I_{sc}$와 FF를 향상 시킬 수 있으리라 예상된다. 다소 낮은 전도도만 개선한다면 고효율의 박막 태양전지를 제작 할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제11권7호
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• pp.527-534
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• 1998

Thin film deposition of InN, which is a less-studied III-nitride compound semiconductor because of the difficulty if crystal growth, was performed by rf reactive sputtering method using In target and $N_2$reactive gas. The structrual, electrical, and optical properties of the produced films were measured and disussed according to the sputtering parameters such as deposition pressure, rf power, and substrate temperature. From the result of deposition pressure, rf power, and substrate temperature, we could obtain optimal conditions of 5m Torr, 60W, $60^{\circ}C$ for preparing InN thin film with high crystallinity, low carrier concentration, and high Hall mobility. The carrier concentration, Hall mobility, and optical bandgap of the fabricated InN thin films at optimal condition were $6.242\times10^{18}cm^{-3}, 212.526cm^2/V\cdot$ｓ, and 1.912eV, respectively.

• 전기학회논문지
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• 제59권11호
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• pp.2016-2020
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• 2010

Indium-zinc-oxide (IZO) films were deposited at room temperature via RF sputtering with varying the flow rate of additive nitrogen gas ($N_2$). Thin film transistors (TFTs) with an inverted staggered configuration were fabricated by employing the various IZO films, such as $N_2$-added and pure (i.e., w/o $N_2$-added), as active channel layers. For all the deposited IZO films, effects of additive $N_2$ gas on their deposition rates, electrical resistivities, optical transmittances and bandgaps, and chemical structures were extensively investigated. Transfer characteristics of the IZO-based TFTs were measured and characterized in terms of the flow rate of additive $N_2$ gas. The experimental results indicated that the transistor action occurred when the $N_2$-added (with $N_2$ flow rate of 0.4-1.0 sccm) IZO films were used as the active layer, in contrast to the case of using the pure IZO film.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.154-154
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• 2010

표면 passivation 효과향상 기술은 고효율의 결정질 실리콘 태양 전지를 제작하는데 필수적 요소이다. passivation을 통해서 전자와 전공의 재결합 속도를 낮출 수 있어 $V_{oc}$가 상승하고, 전류 값 증가를 통하여 효율 향상의 결과를 얻을 수 있기 때문이다. passivation을 위해서 다양한 각도로 접근하였다. 첫째는 $SiN_x$를 이용한 passivation효과 실험 둘째는 plasma 분위기에서 $N_2O$를 이용한 passivation효과 실험 그리고 마지막으로 RTO를 이용한 passivation 효과를 실험하였다. 첫 번째 실험은 PECVD를 이용하여 $SiN_x$를 증착한 후 굴절률 1.9 2.66으로 가변 한 결과 $SiN_x$ n=2.66에서 $D_{it}=8.82{\times}10^9$ [$cm^{-2}eV^{-1}$]로 우수한 passivation 효과를 얻을 수 있었다. 두 번째 실험에서는 PECVD를 이용해서 $N_2O$ treatment 후 SiON 증착한 샘플을 이용하여 시간 가변에 따른 passivation 효과를 확인하였다. 그 결과 $N_2O$ 50sccm, 100mTorr, 20W, $400^{\circ}C$ 8min 조건에서 가장 우수한 passivation 효과를 관찰할 수 있었다. 마지막 실험은 RTP를 이용하여 $SiO_2$ 박막에 대한 온도, 시간에 따른 passivation효과를 확인하였다. 그 결과 $O_2$ 3L/min $800^{\circ}C$ 2~3nm 3min 공정에서 lifetime이 220us(n형)의 결과를 얻을 수 있었다. 상기 세 실험결과를 태양전지제작에 응용한다면 고효율의 태양전지 제작이 가능할 것으로 사료된다.

• 전기화학회지
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• 제3권1호
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• pp.44-48
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• 2000

상온에서 DC-magnetron sputtering으로 증착한 비정질의 $V_2O_5$ 박막을 양극물질로 하여 $V_2O_5/LIPON/Li$으로 구성된 박막형 리튬이차전지를 제작하였다. $V_2O_5$의 양극특성은 액체전해질을 이용한 half cell 구조에서 평가하였으며, $Ar/O_2$ 분압비의 변화에 따라 제작된 $V_2O_5$ 양극은 분압비 80/20에서 가장 좋은 특성을 보였다. 자체 제작한 $Li_3PO_4$ 타겟을 사용하여 RF-sputtering으로 순수한 질소 분위기 하에서 양극 위에 고체전해질 LIPON 박막을 형성하였으며, 1.2-4.0V vs. Li 구간에서 리튬에 대해 반응성이 없는 안정한 화합물임을 확인하였다. 음극으로 쓰인 약 $2{\mu}m$두께의 금속리튬박막은 진공 열 증착법으로 제조하였으며, $V_2O_5/LIPON/Li$의 박막형 리튬이차전지는 $1.2\~3.5V$ 구간에서 초기에 약 $150{\mu}A/cm^2{\mu}m$의 높은 방전용량을 나타내었다.