• Korean Chemical Engineering Research
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• 제46권2호
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• pp.408-413
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• 2008

본 연구에서는 5nm 이하의 실리콘 산화박막 성장을 위하여 저압급속열산화법과 플라즈마확산산화법을 사용하여, 실리콘 산화박막의 성장특성을 분석하였다. 저압급속열산화법으로 기판의 온도와 산소기체의 유량 변화에 따른 실리콘 산화박막의 성장은 공정시간 5분이 경과 할 때 까지 급격한 증가를 보이다 성장 속도가 포화되는 특성을 나타내었다. 또한 $900^{\circ}C$에서 5 nm의 최대 두께를 가진 산화박막을 얻을 수 있었다. 플라즈마확산산화법은 기판의 온도와 압력은 $500^{\circ}C$, 200 mTorr으로 고정했을 때, 플라즈마 세기와 산소기체의 유량이 증가할수록 산화박막의 성장속도는 증가하였다. 보통 4분이 경과한 후 성장속도가 포화영역에 도달하여 산화막의 두께가 거의 일정하게 되는 것을 알 수 있었다. 저압급속열산화법에 의해 성장된 산화박막은 일반열산화법에 의해 제조된 산화박막의 특성과 거의 같았다.

• 대한전자공학회논문지
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• 제27권10호
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• pp.106-112
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• 1990

다공질 실리콘을 열산화할 때 산화의 온도 의존성과 IR흡수 스펙트럼을 조사하여 다공질 실리콘외 산화특성을 조사하였다. PSL(porous silicon layer)을 $700^{\circ}C$에서 1시간, $1100^{\circ}C$에서 1시간으로 2단계 습식산화시켜 bulk 실리콘의 열산화막과 같은 성질의 수십 ${\mu}m$두께의 OPSL(oxidized porous silicon layer)을 짧은 시간에 형성시킬 수 있으며, 식각율과 항복전계는 산화온도와 산화 분위기에 크게 의존하는 것으로 나타났다. 이때 PSL의 산화율은 약 390nm/s이고, 항복전계는 1.0MV/cm~2.0MV/cm의 분포를 갖는다. 웨이퍼 휨을 측정하여 고온 열산화시 발생하는 산화막의 stress를 조사하였다. $1000^{\circ}C$ 이상의 고온에서 건식산화할 경우 발생하는 stress는 ${10^2}dyne/{cm^2}~{10^10}dyne/{cm^2}$로 측정되었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.194-195
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• 2012

박막 실리콘 태양전지에 입사한 빛 중 흡수층인 진성 비정질 실리콘층(i-a-Si)에 흡수된 빛은 출력으로 변환되나, 기타의 층에서 흡수된 빛은 손실 성분이 된다. 이 중 흡수 손실이 큰 층은 도핑 층(p-a-SiC 및 n-a-Si)들인데, 이 들의 흡수 손실을 측정된 광학함수를 이용해 계산해 보면 Fig. 1과 같이 나타난다. p-a-SiC은 광 입사부에 위치하여 단파장 영역의 흡수 손실을 일으키고, n-a-Si 은 태양전지의 후면에 위치하여 장파장 영역의 흡수손실을 일으킨다. 이러한 도핑층에서의 흡수 손실을 제거 또는 개선하기 위해 도핑층의 재료를 기존 재료보다 광학적 밴드갭이 큰 재료로 대체하여 개선하는 방안에 대해 논하고자 한다. 금속 산화물의 밴드갭은 실리콘 화합물에 비하여 대체로 큰 값을 가지기 때문에 이를 기존의 실리콘 화합물 대신으로 사용한다면 광학적 흡수 손실을 효과적으로 줄일 수 있다. 단, 이때 태양전지의 광 전압을 결정하는 인자가 p층과 n층 사이의 일함수 차이에 해당하므로, p층의 대체층으로 사용 가능한 금속 산화물은 일함수가 큰(＞5 eV) 재료 중에서 선택하는 것이 적합하며, n층의 대체층으로 사용 가능한 금속 산화물은 일함수가 작은(＜ 4.2 eV) 재료 중에서 선택하는 것이 적합하다. Table 1에서 p층과 n층 대체용 금속산화물의 후보들을 정리하였다. 먼저 도핑층에서의 광 흡수가 광손실이 될 수 밖에 없는 물리적 근거에 대해서 논하고, 그 실험적인 증명을 제시한다. 이러한 개념을 바탕으로 도핑층의 내부 전기장의 방향을 제어하여 전자-정공쌍을 분리 수집하는 방법을 실험적으로 구현하였다. 이어서 금속 산화물을 부분적으로 대체하여 흡수 손실을 개선하는 방안을 제시한다. WOx, NiOx, N doped ZnO 등을 적용하여 그 효과를 비교 검토하였다. 끝으로 금속산화믈 대체 또는 쇼트키 접합을 적용하여 도핑층의 광 흡수를 줄이고 효율을 향상하는 방안을 제시한다. 그 사례로서 WOx, MoOx, LiF/Al의 적용결과를 살펴보고 추가 개선방안에 대해 토의할 것이다. 결론적으로 광학적 밴드갭이 큰 재료를 도핑층 대신 사용하여 흡수 손실을 줄이는 것이 가능하다는 것을 알 수 있고, 이 때 일함수 조건이 만족이 되면 광 전압의 손실도 최소화할 수 있다는 점을 확인할 수 있었다. 현재까지 연구의 한계와 문제점을 정리하고, 추가 연구에 의한 개선 가능성 및 실용화 개발과의 연관관계 등을 제시할 것이다.

• 자원리싸이클링
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• 제22권2호
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• pp.37-43
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• 2013

다이아몬드 입자를 전착한 와이어를 사용하여 실리콘 잉곳을 슬라이싱 하는 방식은 기존의 슬러리를 사용하는 방식과 달리 절단매체인 실리콘카바이드를 사용하지 않기 때문에 웨이퍼링 후에 발생하는 슬러지에 함유되어 있는 고형분의 대부분은 잉곳으로부터 분리되어 나온 실리콘 성분으로 구성되어 있다. 따라서 슬러지에 함유되어 있는 액상성분만 제거하여도 어렵지 않게 90% 이상의 순도를 가지는 실리콘을 회수할 수 있는 이점이 있다. 본 연구에서 다이아몬드 와이어 쏘잉 방식에서 배출된 슬러지로부터 오일 성분을 제거하여 고품위 실리콘 분말을 회수하였으며, 성형 및 소결공정을 통하여 실리콘에 포함되어 있는 유기물을 포함한 금속불순물을 제거하고, 미분체 실리콘의 산화가 용이한 점을 활용하여 열산화 공정으로 3N급 순도의 실리카를 제조하였다.

• 한국진공학회지
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• 제4권3호
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• pp.313-318
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• 1995

비정질실리콘의 고상결정화 및 다결정실리콘의 열상화를 포함한 고온공정으로 제작한 다결정실리콘 박막 트랜지스터의 서브트레시홀드 특성을 연구하였다. 제작된 소자의 전계효과이동도는 60$ extrm{cm}^2$/V.s 이상, 서브트레시홀드 수윙은 0.65 V/decade 이하로 전기적 특성이 매우 우수하다. 그러나, 소자의 문턱전압이 음게이트전압으로 크게 치우쳐 있으며 n-채널과 p-채널 소자간의 서브트레시홀드 특성이 크게 다르다. 열성장된 게이트 산화막을 가진 다결정실리콘 박막 트랜지스터의 서브트레시홀드 특성을 다결정실리콘 활성층내의 트랩과, 게이트산화막과 다결정실리콘 사이의 계면 고정전하를 이용하여 모델링하였다. 시뮬레이션을 통하여 제안된 다결정실리콘의 트랩모델이 실험결과를 잘 설명할 수 있음을 확인하였다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2012년도 춘계학술발표대회
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• pp.60.2-60.2
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• 2012

기술의 발전이 비약적으로 성장하면서, 소비자의 요구는 빠르게 변하고 있다. 전자 소자를 응용한 제품 시장은 매해를 거듭할 수록 빠른 속도로 성능을 향상시키고 있다. 이에 따라 디스플레이 시장에서 가장 큰 관심은 작은 화면에서도 높은 해상도를 요구하고, 수광형의 구동방식이 아닌 능동형 구동방식을 갖는 AMOLED (Active Matrix Organic Light Emitted Diode)를 선호하고 있으며, 빠른 응답속도 기반을 갖는 표시소자를 요구하고 있다. 제품 생산자들의 고민은 기존의 비정질 실리콘 기반의 LCD (Liquid crystal display) 구동소자와 공정을 이용하여 소비자의 욕구에 접근하기가 점점 어려워지고 있다. 최근 이러한 문제점을 해결하고자 하는 노력들중에서 산화물 반도체 재료와 이를 이용한 박막 트랜지스터 개발이 큰 관심을 갖고 있다. 최근 InGaZnO 산화물 반도체 재료는 기존의 비정질 실리콘 반도체 재료 보다 높은 전계 이동도(> $10cm^2/V.s$)를 보이고 있으며, 비정질 실리콘 박막 트랜지스터의 구조에서 산화물 반도체 재료의 대체만으로 효과가 보일 수 있어서 큰 연구가 진행되어져 왔다. 하지만, InGaZnO 산화물 박막 트랜지스터에 대한 소자를 AMOLED에 적용할 때, 기존의 LTPS (low temperature poly-slicon)에서는 발견되지 않았던 소자의 전계신뢰성과 이동도 한계가 문제로 제기되었다. 또한, Indium이라는 희소원소의 사용은 향후 공정 단가와 희소 물질에 대한 위협등에 의하여 새로운 산화물 반도체 재료에 대한 요구와 관심이 발생하고 있다. 본 발표에서는 기존의 산화물 반도체 재료에 대한 차세대 디스플레이인 AMOLED와 유연 디스플레이에 대한 응용 가능성을 발표할 예정이다. 또한 산화물 반도체 재료의 신뢰성 문제에 대한 해결방법으로 신규 산화물 반도체 재료에 대한 연구 방향과 indium-free 계열을 이용한 저원가 산화물 반도체 연구에 대하여 소개할 예정이다. 앞으로 산화물 반도체 재료에 대한 연구와 응용은 기존의 실리콘 반도체 틀을 벗어난 새로운 응용분야를 열어줄 수 있을 것으로 기대하고 있으며, 그 기대에 대한 몇가지 예를 통하여 재료와 소자의 응용 가능성을 논의할 예정이다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 하계학술대회 논문집 Vol.9
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• pp.202-202
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• 2008

실리콘 기판 위에 성장된 세륨 산화막(CeO2)은 고품질의 SOI(Silicon on Insulator)나 혹은 안정한 캐패시터 소자와 같은 반도체 소자에 대한 응용 가능성이 높아 여러 연구가 진행되어 왔다. 세륨 산화막은 형석 구조, 다시 말해서 대칭적인 큐빅 구조이며 화학적으로 안정한 물질이다. 또한, 세륨 산화막의 격자상수 (a = $5.411\AA$)는 실리콘의 격자상수 (a = $5.430\AA$) 와 비슷하며 큰 밴드갭(6eV) 및 높은 유전상수 ($\varepsilon$ = 26), 높은 열적 안전성을 지니고 있어 실리콘 기판에 사용된 기존 절연막인 사파이어나 질코늄 산화막보다 우수한 특성을 지니고 있다. 본 논문에서는 스퍼터링을 이용하여 세륨 산화막을 실리콘 기판 위에 형성하면서 기판가열 온도 조건을 각각 상온, $100^{\circ}C$, $200^{\circ}C$로 설정하였으며, 세륨 산화막의 증착 두께 조건을 각각 80nm, 120nm로 설정한 다음 퍼니스를 이용하여 $1100^{\circ}C$에서 1시간 동안 열처리를 거친 세륨 산화막의 결정화 형태 및 박막의 막질 상태를 각각 X선 회절 장치 (XRD) 및 주사전자현미경 (SEM)으로 관찰하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2002년도 추계학술대회 논문집 전기물성,응용부문
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• pp.134-136
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• 2002

유리기판 위에서 제작된 다결정 실리콘 TFT(Thin Film Transistor) 에서는 열전도율이 낮은 실리콘 산화막 같은 물질이 사용되기 때문에 열에 대해서 낮은 임계점을 갖는다. 이로 인하여. 게이트와 드레인에 높은 전압이 걸리는 조건에서 동작시킬 경우에는 다결정 실리콘 TFT에서의 열화 현상이 두드러지게 나타나게 된다. 그러나, 열전도율이 실리콘 산화막(SiO2) 보다 열배 이상 높은 실리콘 질화막(SiNx)을 ILD(inter-layer dielectric) 재료로 사용했을 때 같은 스트레스 조건에서 다결정 실리콘의 신뢰성이 개선되는 것을 확인할 수 있었다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2006년도 추계학술대회 논문집 전기물성,응용부문
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• pp.71-72
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• 2006

플라스틱 기판 위에 유도 결합 플라즈마 화학적 기상 증착장치 (Inductively Coupled Plasma Chemicai Vapor Deposition, ICP-CVD) 를 사용하여 실리콘 산화막 ($SiO_2$)을 증착하고, 엑시머레이저 어널링 (Excimer Laser Annealing, ELA) 과 $N_{2}O$ 플라즈마 전처리를 통해, 전기용량-전압(Capacitance-Voltage, C-V) 특성과 항복 전압장 (Breakdown Voltage Field) 과 같은 전기적 특성을 개선시켰다. 에너지 밀도 $250\;mJ/cm^2$ 의 엑시머 레이저 어닐링은 실리콘 산화막의 평탄 전압 (Flat Band Voltage) 을 0V에 가까이 이동시키고, 유효 산화 전하밀도 (Effective Oxide Charge Density)를 크게 감소시킨다. $N_{2}O$ 플라즈마 전처리를 통해 항복 전압장은 6MV/cm 에서 9 MV/cm 으로 향상된다. 엑시머 레이저 어닐링과 $N_{2}O$ 플라즈마 전처리를 통해 평탄 전압은 -9V 에서 -1.8V 로 향상되고, 유효 전하 밀도 (Effective Charge Density) 는 $400^{\circ}C$에서 TEOS 실리콘 산화막을 증착하는 경우의 유효 전하 밀도 수준까지 감소한다.

• 한국재료학회지
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• 제6권5호
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• pp.489-493
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• 1996

다공질 실리콘층(Porous Silicon LayerLPSL)을 사용하여 저온 열산화 (50$0^{\circ}C$, 1시간)와 급속 열산화공정(rapid thermal oxidationLRTO)(115$0^{\circ}C$, 1분)을 통하여 저온 산화막을 제조하였다. 제조된 산화막의 특성을 IR흡수 스펙트럼, C-V 곡선, 절연파괴전압, 누설전류, 그리고 굴절률을 조사함으로써 알아보았다. 절연파괴전압은 2.7MV/cm, 누설전류는 0-50V 범위에서 100-500pA의 값을 보였다. 산화막의 굴절률은 1.49의 값으로서 열산화막의 굴절률에 근접한 값을 나타냈다. 이 결과로부터 다공질 실리콘층을 저온산화막으로 제조할 때, RTO공정이 산화막의 치밀화(densification)에 크게 기여함을 알 수 있었다.