• 한국재료학회지
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• 제25권1호
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• pp.16-20
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• 2015

In this study, in order to improve the efficiency of n-type monocrystalline solar cells with an Alu-cell structure, we investigate the effect of the amount of Al paste in thin n-type monocrystalline wafers with thicknesses of $120{\mu}m$, $130{\mu}m$, $140{\mu}m$. Formation of the Al doped $p^+$ layer and wafer bowing occurred from the formation process of the Al back electrode was analyzed. Changing the amount of Al paste increased the thickness of the Al doped $p^+$ layer, and sheet resistivity decreased; however, wafer bowing increased due to the thermal expansion coefficient between the Al paste and the c-Si wafer. With the application of $5.34mg/cm^2$ of Al paste, wafer bowing in a thickness of $140{\mu}m$ reached a maximum of 2.9 mm and wafer bowing in a thickness of $120{\mu}m$ reached a maximum of 4 mm. The study's results suggest that when considering uniformity and thickness of an Al doped $p^+$ layer, sheet resistivity, and wafer bowing, the appropriate amount of Al paste for formation of the Al back electrode is $4.72mg/cm^2$ in a wafer with a thickness of $120{\mu}m$.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.411-412
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• 2012

대부분의 상용 LED는 사파이어기판에 성장된 GaN를 기반으로 사용한다. GaN는 $1,000^{\circ}C$ 이상의 높은 온도에서 성장이 이루어지는데 이 경우 GaN과 사파이어 기판과의 높은 열팽창 계수로 인하여 compressive stress를 받게 된다. 이 compressive stress로 인하여 성장된 GaN wafer에 bowing이 일어나게 되고 이는 기판의 대면적화에 커다란 문제로 작용한다. 이런 문제들을 해결하기 위해 여러 방법이 고안되고 있지만 [1,2], 근본적으로 wafer bowing 문제의 해결은 이루어지고 있지 않다. 한편, 일반적으로 박막을 성장할 때 columnar structure를 가지는 박막이 coalescence되면 박막에 tensile stress가 걸린다는 사실이 알려져 있으며 [3], GaN를 저온에서 성장할 경우 columnar structure를 갖는다는 사실이 보고되었다 [4]. 본 연구에서는 이런columnar structure를 갖는 GaN을 이용하여 wafer bowing 문제가 해결된 GaN 박막 성장을 연구하였다. 본 실험에서는, c-plane 사파이어에 유기금속화학증착법(MOCVD)을 이용하여 nano-columnar structure를 갖는 저온 GaN layer을 성장하였다. 그 후 columnar structure를 유지하면서 $1,040^{\circ}C$까지 annealing한 후 고온에서 flat 한 GaN 박막을 nano-columnar structure GaN layer위에 성장 하였다. 우선 저온 GaN layer가 nano-columnar structure를 갖고, 고온에서도 nano-columnar structure가 유지되는 것을 scanning electron microscopy (SEM)과 transmission electron microcopy (TEM)을 통해 확인하였다. 또한 이런 columnar structure 위에 고온에서 성장시킨 flat한 GaN 박막이 성장된 것을 관찰할 수 있었다. 성장된 GaN박막의 wafer bowing 정도를 측정한 결과, columnar structure를 갖고 있는 고온 GaN 박막이 일반적인 GaN에 비해 확연하게 wafer bowing이 감소된 것을 확인할 수 있었다. Columnar structure가 coalescence가 되면서 생기는 tensile stress가 GaN박막의 성장시 발생하는 compressive stress를 compensation하여 wafer bowing이 줄어든 것으로 보인다. 본 발표에서는 이 구조에 대한 구조 및 stress 효과에 대해서 논의할 예정이다.

• ETRI Journal
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• 제43권5호
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• pp.909-915
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• 2021

GaAs on Si grown via metalorganic chemical vapor deposition is demonstrated using various Si substrate thicknesses and three types of dislocation filter layers (DFLs). The bowing was used to measure wafer-scale characteristics. The surface morphology and electron channeling contrast imaging (ECCI) were used to analyze the material quality of GaAs films. Only 3-㎛ bowing was observed using the 725-㎛-thick Si substrate. The bowing shows similar levels among the samples with DFLs, indicating that the Si substrate thickness mostly determines the bowing. According to the surface morphology and ECCI results, the compressive strained indium gallium arsenide/GaAs DFLs show an atomically flat surface with a root mean square value of 1.288 nm and minimum threading dislocation density (TDD) value of 2.4×10⁷ cm^-2. For lattice-matched DFLs, the indium gallium phosphide/GaAs DFLs are more effective in reducing the TDD than aluminum gallium arsenide/GaAs DFLs. Finally, we found that the strained DFLs can block propagate TDD effectively. The strained DFLs on the 725-㎛-thick Si substrate can be used for the large-scale integration of GaAs on Si with less bowing and low TDD.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제12권3호
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• pp.187-196
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• 2005

MEMS에서 제조 공정 오차 및 외부 응력은 진동형 자이로스코프와 같은 MEMS 소자의 제조 수율에 많은 영향을 미친다. 특히 비연성 진동형 자이로스코프의 경우 감지모드와 구동모드의 주파수 차의 특성은 수율에 직접적인 영향을 미친다. SOI (Silicon-On-Insulator) 공정 및 양극접합 공정으로 패키징된 자이로스코프의 경우, 노칭현상으로 인하여 구조물이 불균일하게 가공되며, 동시에 열팽창계수 차로 인하여 접합된 기판에 큰 휨이 발생한다. 그 결과주파수 차의 분포가 커지고, 동시에 수율은 저하되었다. 이를 개선하기 위하여 SiOG (Silicon On Glass) 기술을 적용하였다. SiOG 공정에서는 접합 후에 기판의 휨을 최소화 하기 위하여 1장의 실리콘 기관과 2장의 유리 기판을 사용하였으며, 노칭을 방지하기 위하여 금속 박막을 사용하였다. 그 결과 노칭 현상이 방지되었으며, 기판의 휨도 감소하였다. 또한 주파수 차의 분포도 매우 균일하게 되었으며, 주파수 차의 편차 또한 개선이 되었다. 그 결과 높은 수율 및 보다 강건한 MEMS 자이로스코프를 개발할 수 있었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권9호
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• pp.823-828
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• 2013

실리콘 태양전지의 두께를 줄일 경우 여러 문제점이 발생하게 되는데 그 중에서 태양전지의 휨 현상은 제품 수율의 직접적인 원인이 되어 제품 상용화에 가장 큰 걸림돌이 되고 있다. 본 연구에서는 태양전지의 실리콘 웨이퍼 두께를 가변하였을 때의 휨 정도에 대해 정밀하게 측정하고자 하였다. 측정결과의 신뢰성을 높이고 비 대칭성 형상에 대해 자세하고 정밀하게 분석하기 위해 3D 이미지 스캐너를 사용하였다. 그 결과 실리콘 웨이퍼의 두께가 감소할수록 휨 정도는 급격하게 증가하고 곡률 또한 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 실리콘 웨이퍼의 두께가 감소할 수록 휨 정도의 편차가 증가하여 형상의 비 대칭성이 증가하는 것 또한 확인되었다. 또한 Ag 전극의 부착이 휨 현상을 어느 정도 감소시키는 것을 알 수 있었다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제28권12호
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• pp.776-780
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• 2015

In this paper, we have studied the effect of mechanical polishing to Ga-polar face for reducing the wafer bowing and strain in free-standing GaN. After the mechanical polishing to Ga-polar face, the bowing of the free-standing GaN substrate significantly decreased with increasing the size of diamond slurry, and eventually changed the bowing direction from concave to convex. Furthermore, the full width at half maximum (FWHM) of high-resolution X-ray diffraction (HR-XRD) were decreased, especially the FWHM of (1 0 2) reflection for $1.0{\mu}m$ size of diamond slurry was significantly decreased from 630 to 203 arcsec. In the case, we confirmed that the compressive strain in Ga-polar face was fully released by Raman measurement.

• 한국정밀공학회지
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• 제22권11호
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• pp.165-172
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• 2005

In MEMS (Micro-Electro-Mechanical System), packaging induced stress or stress induced structure deformation becomes increasing concerns since it directly affects the performance of the device. In the decoupled vibratory MEMS gyroscope, the main factor that determines the yield rate is the frequency difference between the sensing and driving modes. The gyroscope, packaged using the anodic bonding at the wafer level and EMC (epoxy molding compound) molding, has a deformation of MEMS structure caused by thermal expansion mismatch. This effect results in large distribution in the frequency difference, and thereby a lower yield rate. To improve the yield rate we propose a packaged SiOG (Silicon On Glass) process technology. It uses a silicon wafer and two glass wafers to minimize the wafer warpage. Thus the warpage of the wafer is greatly reduced and the frequency difference is more uniformly distributed. In addition. in order to increase robustness of the structure against deformation caused by EMC molding, a 'crab-leg' type spring is replaced with a semi-folded spring. The results show that the frequency shift is greatly reduced after applying the semi-folded spring. Therefore we can achieve a more robust vibratory MEMS gyroscope with a higher yield rate.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 하계학술대회 논문집 Vol.9
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• pp.99-99
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• 2008

대구경, 고품질 GaN 단결정 기판은 HVPE 방법을 이용하여 제조하였다. 이때 성장 방법은 기판인 $Al_2O_3$ 단결정 기판을 질화처리 하였으며, 이종기판 성장 시 야기되는 격자 불일치와 성장 후 냉각동안에 열팽창 계수의 불일치로 야기되는 휨이나 crack 발생을 제거하기 위하여 step-growth 방법을 사용하였다. 사파이어 위에 성장된 GaN의 기판은 두께가 380um이며, 직경은 3"로 crack 발생은 없었으며, $600^{\circ}C$에서 레이저 분리 방법을 이용하여 사파이어와 분리하였다. 그러나 분리된 기판은 이종기판과의 접촉면에서 고밀도 결함발생으로 인하여 휨이 발생하였으며, 표면을 연마한 후 DCXRD의 FWHM은 107 arcsec, PL을 이용한 결함밀도는 $6.2\times10^6/cm^2$으로 나타났다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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• pp.43.1-43.1
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• 2010

In the crystalline silicon solar cells, the full area aluminum_back surface field(BSF) is routinely achieved through the screen-printing of aluminum paste and rapid firing. It is widely used in the industrial solar cell because of the simple and cost-effective process to suppress the overall recombination at the back surface. However, it still has limitations such as the relatively higher recombination rate and the low-to-moderate reflectance. In addition, it is difficult to apply it to thinner substrate due to wafer bowing. In the recent years, the dielectric back-passivated cell with local back contacts has been developed and implemented to overcome its disadvantages. Although it is successful to gain a lower value of surface recombination velocity(SRV), the series resistance($R_{series}$) becomes even more important than the conventional solar cell. That is, it is a trade off relationship between the SRV and the $R_{series}$ as a function of the contact size, the contact spacing and the geometry of the opening. Therefore it is essential to find the best compromise between them for the high efficiency solar cell. We have investigated the optimal design for the local back contact by using PC1D simulation.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2006년도 추계학술대회 논문집 Vol.19
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• pp.14-14
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• 2006

Al2O3 단결정을 기판을 이용하여 HVPE법으로 GaN를 성장한 후 얻어진 GaN wafer는 N-face에 동종인 GaN를 성장하였다. 이때 동종 성장은 Al2O3와의 열팽창계수 차이로 야기된 휨을 제거할 수 있었으며, 양쪽 면은 결합 밀도가 급격히 감소하였다. 또한 표면 분극을 조사하기 위하여 에칭후 SEM 형상과 CBED를 조사 하였으며 특히 N-face에서의 표면 형상과 PL의 변화를 조사하였다. 이때 N-face의 변화는 초기의 N-face의 특성과 다른 양상을 보여 주고 있으며, DXRD와 PL 분석 걸과 결정성은 두배나 높은 결과를 보여주고 있다.