• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.183-184
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• 2013

Two main MBE growth techniques have been used: plasma-assisted MBE (PA-MBE), which utilizes a rf plasma to supply active nitrogen, and ammonia MBE, in which nitrogen is supplied by pyrolysis of NH3 on the sample surface during growth. PA-MBE is typically performed under metal-rich growth conditions, which results in the formation of gallium droplets on the sample surface and a narrow range of conditions for optimal growth. In contrast, high-quality GaN films can be grown by ammonia MBE under an excess nitrogen flux, which in principle should result in improved device uniformity due to the elimination of droplets and wider range of stable growth conditions. A drawback of ammonia MBE, on the other hand, is a serious memory effect of NH3 condensed on the cryo-panels and the vicinity of heaters, which ruins the control of critical growth stages, i.e. the native oxide desorption and the surface reconstruction, and the accurate control of V/III ratio, especially in the initial stage of seed layer growth. In this paper, we demonstrate that the reliable and reproducible growth of GaN on Si (110) substrates is successfully achieved by combining two MBE growth technologies using rf plasma and ammonia and setting a proper growth protocol. Samples were grown in a MBE system equipped with both a nitrogen rf plasma source (SVT) and an ammonia source. The ammonia gas purity was ＞99.9999% and further purified by using a getter filter. The custom-made injector designed to focus the ammonia flux onto the substrate was used for the gas delivery, while aluminum and gallium were provided via conventional effusion cells. The growth sequence to minimize the residual ammonia and subsequent memory effects is the following: (1) Native oxides are desorbed at $750^{\circ}C$ (Fig. (a) for [$1^-10$] and [001] azimuth) (2) 40 nm thick AlN is first grown using nitrogen rf plasma source at $900^{\circ}C$ nder the optimized condition to maintain the layer by layer growth of AlN buffer layer and slightly Al-rich condition. (Fig. (b)) (3) After switching to ammonia source, GaN growth is initiated with different V/III ratio and temperature conditions. A streaky RHEED pattern with an appearance of a weak ($2{\times}2$) reconstruction characteristic of Ga-polarity is observed all along the growth of subsequent GaN layer under optimized conditions. (Fig. (c)) The structural properties as well as dislocation densities as a function of growth conditions have been investigated using symmetrical and asymmetrical x-ray rocking curves. The electrical characteristics as a function of buffer and GaN layer growth conditions as well as the growth sequence will be also discussed. Figure: (a) RHEED pattern after oxide desorption (b) after 40 nm thick AlN growth using nitrogen rf plasma source and (c) after 600 nm thick GaN growth using ammonia source for (upper) [110] and (lower) [001] azimuth.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제14권1호
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• pp.33-38
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• 2007

본 실험에서는 Non-Conductive Adhesive (NCA) 와 고분자 범프를 이용한 COG (Chip-on-glass) 접합에 대하여 연구하였다. 산화막이 증착된 Si 기판 위에 고분자 범프를 사진식각 방법으로 형성하고, 고분자 범프 위에 직류 마그네트론 스퍼터링 방법으로 금속 박막층을 증착하였다. 기판으로는 Al을 증착한 유리기판을 사용하였다. 두 종류의 NCA를 사용하여 $80^{\circ}C$에서 하중을 변화시켜가며 접합을 실시하였다. 접합부의 특성을 평가하기 위하여 4단자 저항 측정법을 이용하여 접합부의 접속 저항을 측정하였으며, 주사전자현미경을 이용하여 접합부를 관찰하였다. 신뢰성은 $0^{\circ}C$ 와 $55^{\circ}C$ 사이에서 열충격 실험을 2000회까지 실시하여 평가하였다. 신뢰성 측정 전 접합부의 저항 값은 $70-90m{\Omega}$을 나타내었다. 200MPa 이상의 접합 압력에서는 고분자 범프가 NCA 의 필러 파티클에 의해 손상된 것을 관찰하였다. 신뢰성 측정 후 일부 범프가 fail 되었는데 범프의 fail 원인은 범프의 윗부분보다 상대적으로 금속층이 얇게 증착된 범프의 모서리 부분의 금속층의 끊어졌기 때문이었다.

• 한국결정성장학회지
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• 제23권2호
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• pp.108-113
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• 2013

$CuInSe_2$(CIS) chalcopyrite 물질은 고효율 박막 태양전지를 위한 광흡수층의 물질로 매우 잘 알려져 있다. 최근 태양광 산업의 흐름은 안정적인 재료 개발과 가격 경쟁력 있는 태양전지를 위한 효율적인 제조 공정을 일치시키는 것이다. 저가의 CIS 광흡수층 위해 다양한 방법으로 제조를 시도하였고, 본 논문에서는 CIS 광흡수층을 저가형으로 제조를 위해 상용화되는 6 mm pieces를 사용하여 high frequency ball milling과 cryogenic milling을 이용해 CIS 나노입자를 얻었다. 그리고, CIS 광흡수층은 불활성 분위기의 glove box 안에서 milling된 나노입자를 사용하여 paste coating법으로 제조하였다. Chalcopyrite CIS 박막은 기판온도 550도에서 30분간 셀렌화 한 후 성공적으로 제조되었으며, Al/ZnO/CdS/CIS/Mo 구조의 CIS 태양전지는 evaporation, sputtering 및 chemical bath deposition(CBD) 등 다양한 증착 방법으로 각각 제조하였다. 결론적으로, 나노입자를 이용한 CIS 태양전지 전기적 변환효율은 1.74 %를 얻었으며, 개방전압(Voc)는 29 mV, 합선전류밀도(Jsc)는 35 $mA/cm^2$, 그리고 충진율(FF)은 17.2 %였다. 나노입자 CIS 광흡수층은 energy dispersive spectroscopy(EDS), x-ray diffraction(XRD) 그리고 high-resolution scanning electron microscopy(HRSEM) 등으로 특성 분석을 하였다.

• 한국재료학회지
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• 제11권3호
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• pp.215-220
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• 2001

본 실험에서는 반응성 스퍼터링법으로 $N_2$/Ar 유속비를 달리하여 약 200 과 650 두께의 비정질 Ti-Si-N막을 증착한 후 Cu (750 )와 Si사이의 barrier 특성을 면저항측정, XRD, SEM, RBS 그리고 Ti-Si-N막에서 질소 함량의 영향에 초점을 둔 ABS depth profiling 등의 분석방법을 통해 조사되었다. 질소 함량이 증가함에 따라 처음에는 불량 온도가 46%까지 증가하다가 그 이상에서는 감소하는 경향을 보였다. 650 의 Ti-Si-N barrier막을 80$0^{\circ}C$에서 열처리 후에는 Cu$_3$Si 피크만 관찰될 뿐 Cu피크는 거의 완전히 사라졌으므로 Barrier 불량기구는 Cu$_3$Si상을 형성하기 위해 Si 기판내로의 Cu의 확산에 의해 일어난 것으로 보인다. 본 실험에서 Ti-Si-N의 최적 조성은 $Ti_{29}$Si$_{25}$N$_{46}$이었다. 200 과 650 두께의 $Ti_{29}$Si$_{25}$N$_{46}$ barrier 층의 불량온도는 각각 $650^{\circ}C$와 $700^{\circ}C$이었다.이었다.

• 한국재료학회지
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• 제11권3호
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• pp.236-242
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• 2001

고속도 공구강 기판에 반응성 스퍼터링법으로 증착된 HfN/Si$_3$N$_4$와 NbN/Si$_3$N$_4$다층박막의 기계적인 성질들을 막 증착 조건에 따라 평가하였다. HfN/Si$_3$N$_4$와 NbN/Si$_3$N$_4$ 다층박막의 강도는 $N_2$/Ar비가 0.4일 때가지 증가하다가 유량비가 증가함에 따라 더 이상 증가하지 않았다. 두 다층박막의 강도는 낮은 온도에서의 열처리에 의해서는 거의 변화가 업지만 80$0^{\circ}C$ 정도의 고온에서는 열처리에 의한 산화로 인하여 감소하였다. 낮은 온도에서의 열처리는 밀착성을 향상시키는 반면 고온에서의 열처리는 강도의 감소 이외에 밀착성이 감소하므로 바람직하지 못하다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제23권5호
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• pp.613-623
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• 2012

본 논문에서는 LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramics) 공정을 이용하여 다층 구조의 의사 유전체 공진기를 설계하고, 이를 HMIC(Hybrid Microwave Integrated Circuit) 형태의 증폭기, 위상천이기와 함께 폐루프를 구성하여 초소형 전압 제어 의사 유전체 공진기 발진기(Vt-ADRO: Voltage-tuned Artificial Dielectric Resonator Oscillator)를 제작하였다. 의사 유전체 공진기는 주기적인 도체 패턴과 적층을 통해 기존의 유전체 공진기보다 소형의 크기를 갖는 공진기이다. 의사 유전체 공진기의 형상은 기본 도체 패턴 원판형을 갖고 이것을 적층하는 구조를 선정하였으며, 공진기의 물리적 치수 및 적층 수에 따른 공진 특성을 분석하였다. 소형의 크기로 제작하기 위하여 LTCC 기판의 상부에 의사 유전체 공진기를 내장하고, 하부에 증폭기, 위상천이기를 집적하였다. 제작된 의사 유전체 공진기 발진기는 $13{\times}13{\times}3mm^3$로 초소형이며, SMT(Surface Mount Technology) 형태를 갖는다. 설계된 발진기는 설계 주파수에서 개루프 발진 조건을 만족하였으며, 폐루프 측정 결과, 발진 주파수는 조정 전압 0~5 V에서 2.025~2.108 GHz, 위상 잡음은 100 kHz offset에서 $-109{\pm}4$ dBc/Hz, 출력 전력은 $6.8{\pm}0.2$ dBm을 보이며, PFTN(Power Frequency Tuning Normalized) FOM(Figure Of Merit)은 -30.88 dB를 보인다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제19권2호
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• pp.17-28
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• 2012

WB-PBGA 패키지를 구성하는 솔더볼 재료나 수지 복합재의 열-기계적 물성치는 온도에 대단히 큰 영향을 받을 뿐 아니라, 온도가 유지되는 시간에도 큰 영향을 받는 것으로 알려져 있다. 본 논문에서는 무연 솔더 WB-PBGA 패키지의 변형 거동을 신뢰성 있게 해석하기 위하여 재료의 비선형성을 고려한 유한요소 해석을 수행하고 무아레 간섭계 실험결과와 비교하였다. 먼저 수지 복합재의 점탄성 거동을 파악하기 위해 수지 접합재와 패키지 기판으로 구성된 이종접합체를 대상으로 하여 수지 복합재의 온도와 시간에 종속적인 점탄성 거동에 대해 유한요소 해석을 수행하고 결과를 분석하였다. 무연 솔더가 실장된 WB-PBGA의 열-기계적 거동을 파악하기 위하여 솔더는 점소성 물성치를, 수지 복합재는 점탄성 물성치를 적용하여 온도 변화에 따르는 유한요소 변형해석을 수행하여 실험결과와 비교하였다. 결과적으로 패키지의 변형은 수지 복합재의 재료 모델에 따라 대단히 크게 달라지며, 수지 복합재는 온도와 시간에 영향을 받는 점탄성 물성으로 해석해야 함을 알 수 있었다. 본 논문에서와 같은 SAC 계열 무연 솔더 WB-PBGA 패키지의 경우 유리전이 온도가 $135^{\circ}C$ 정도로 비교적 높은 B-type 수지 복합재의 점탄성 물성치를 적용했을 때 상대적으로 신뢰성 있는 해석 결과를 얻을 수 있는 것으로 밝혀졌다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제23권3호
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• pp.69-75
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• 2016

무전해 Ni/전해Cr이중도금 구조에서 무전해 Ni의 결정화 열처리 조건이 Cr도금의 균열성장 및 Ni/Cr계면반응에 미치는 영향을 분석하였다. 비정질 무전해 Ni/전해 Cr 도금 후 $750^{\circ}C$에서 6시간 동안 1회 열처리한 시편을1단계 열처리 조건으로 정했다. 또한, 무전해 Ni도금 후 동일 열처리를 통해 결정화 시킨 후, 전해 Cr도금 후 한번 더 동일조건 열처리한 경우를 2단계 열처리 조건으로 정하여 상호 비교하였다. 두 가지 열처리 조건 모두에서 공통적으로 Ni/Cr계면에서 상호확산에 의한 Ni-Cr고용체band layer가 관찰되었다. 1단계 열처리 조건의 경우 Cr도금에 관통균열이 발생하였으며, 2단계 열처리 조건의 경우 Cr도금에 표면 미소균열만 형성되고 관통균열은 거의 발생하지 않았다. 이는 무전해 Ni도금 직후 열처리에 의해 Ni-P비정질 구조에서 Ni, $Ni_3P$상으로 결정화되면서 급격한 체적 감소가 발생하여 Cr층의 잔류응력 완화에 영향을 끼쳐서, 상부 전해 Cr도금의 관통균열 형성에 영향을 미치는 것으로 판단된다.

• 한국재료학회지
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• 제9권12호
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• pp.1155-1159
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• 1999

플라즈마 화학증착 (PECVD) 장비를 이용하여 $SnO_2$ 투명전도막이 피막된 유리기판 위에 p-SiC/i-Si/n-Si 이종접합 태양전지를 제작하였다. p-SiC 층의 증착중에 기체조성 x=$CH_4/\;(SiH_4+CH_4)$의 변화에 대한 태양전지의 광기전 특성을 관찰하였다. 기체조성(x)이 0~0.4의 범위에서 p-SiC 창층의 광학적 밴드갭의 증가로 인하여 태양전지의 효율은 증가하였으나, 그 이상의 기체조성에서는 p-SiC/i-Si 계면에서의 조성불일치가 증가하여 태양전지의 효율이 감소하였다. 이러한 계면문제는 p-SiC 층과 i-Si 계면에서의 조성불일치가 증가하여 태양전지의 효율이 감소하였다. 이러한 계면문제는 p-SiC 층과 I-Si 층 사이에 I-SiC 완충층을 삽입함으로써 크게 감소하였다. 그 결과 유효면적이 $1cm^2$인 glass/$SnO_2$/p-SiC/i-SiC/i-Si/n-Si/Ag 구조의 박막 태양전지는 100mW/$cm^2$ 조도 하에서 8.6%의 효율을 나타내었다. ($V_{oc}$=0.85V, $J_{sc}$=16.42mA/$cm^2$, FF=0.615)

• 한국재료학회지
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• 제2권5호
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• pp.375-382
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• 1992

Composite target(MoS$i_{2.3}$)으로 부터 Mo-silicide를 형성시, 단결정 실리콘 위에 P, B$F_2$불순물(5${\times}10^{15}ions/cm^2$)과 다결정 실리콘 위에 P 불순물(5${\times}10^{15}ions/cm^2$)을 이온 주입하여 아르곤 분위기에서 급속열처리(RTA)하였다. 열처리는 600-120$0^{\circ}C$ 온도구간에서 20초간 행하였다. Mo-silicide의 특성 및 불순물의 거동은 4-point probe, X선 회절분석, SEM, SIMS, $\alpha$-step을 통해 조사하였다. 80$0^{\circ}C$에서 부터 MoS$i_2가 형성되며 열처리 온도가 증가할수록 낮은 비저항간을 갖는 안정한 MoS$i_2로 결정화가 이루어진다. 또한 열처리 동안 단결정 실리콘과 다결정 실리콘에서 Mo-silicide층으로 불순물의 내부 확산은 거의 발생하지 않았다.