• 한국산학기술학회논문지
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• 제3권2호
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• pp.74-79
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• 2002

80년대 반도체 산업의 급격한 성장으로 오늘날 반도체 산업은 반도체소자의 초고집접화, 웨이퍼의 대구경화로 발전이 거듭났으며, 소자의 성능과 생산 수율의 향상을 위하여 실리콘 웨이퍼의 세정하는 기술 및 연구를 계속 진행하고 있다. 기존의 반도체 세정은 과다한 화학약품의 사용으로 비 환경친화적이며, 이에 본 연구에서는 기존의 세정방법을 대체하기 위한 방법으로 환경친화적인 전리수를 이용한 반도체 세정법을 하였다. 이때 실리콘 웨이퍼 표면의 원자적 상태의 변화가 발생하여 다양한 방법으로 확인할 수 있다. 본 연구에 서는 이러한 분석을 하기 위하여 기존세정의 화학약품과 전리수로 세정한 웨이퍼의 표면을 비교하였으며, 또한 온도 및 시간별 표면상태변화를 분석하였다. 특히 접촉각 변하에 중점을 두어 변화를 관찰하였으며, 음극수의 경우 17.28°, 양극수의 경우 34.1°의 낮은 접촉각을 얻을 수 있었다.

• 자원리싸이클링
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• 제3권3호
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• pp.7-11
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• 1994

$\alpha$-Etchent 부식액과 순수동액을 수소환원시킴으로 아래와 같은 결과를 얻었다. (1) 수소압 및 교반속도가 증가함에 따라 각각 300psi, 500rpm까지는 동의 회수율은 증가하다가 그 이상에서는 오히려 감소하였으나, 반응온도에는 거의 영향을 받지 않았다. 이때 동의 회수율은 순수동용액 및 $\alpha$-Etchent 용액에서 최대 각각 약 90% 및 60%이었다. 또한 모든 실험에 있어 순수동용액이 $\alpha$-Etchent 부식액에서 보다 약 30~40% 동의 회수율이 증가하였다. (2) 반응시간이 증가하면 약 30분까지는 동의 회수율이 증가하지만 그 이상에서는 거의 변화가 없었다. 이때 반응초기에는(30분까지) 침상형의 동분말이었지만 그 이상에서는 포도송이 모양의 noudle 형태로 성장되었고, 분말의 크기는 약 $2~3\mu\textrm{m}$이었다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2007년도 하계학술대회 논문집 Vol.8
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• pp.179-180
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• 2007

Single crystal $AgGaSe_2$ layers were grown on thoroughly etched semi-insulating GaAs(100) substrate at $420^{\circ}C$ with hot wall epitaxy (HWE) system by evaporating $AgGaSe_2$ source at $630^{\circ}C$. The crystalline structure of the single crystal thin films was investigated by the photoluminescence and double crystal X-ray diffraction (DCXD). The carrier density and mobility of single crystal $AgGaSe_2$ thin films measured with Hall effect by van der Pauw method are $4.05{\times}\;10^{16}/cm^3$, $139\;cm^2/V{\cdot}s$ at 293 K. respectively. The temperature dependence of the energy band gap of the $AgGaSe_2$ obtained from the absorption spectra was well described by the Varshni's relation, $E_g(T)=1.9501\;eV\;-\;(8.79{\times}10^{-4}\;eV/K)T^2$/(T + 250 K). The crystal field and the spin-orbit splitting energies for the valence band of the $AgGaSe_2$ have been estimated to be 0.3132 eV and 0.3725 eV at 10 K, respectively, by means of the phcitocurrent spectra and the Hopfield quasicubic model. These results indicate that the splitting of the ${\Delta}So$ definitely exists in the $\Gamma_5$ states of the valence band of the $AgGaSe_2$. The three photocurrent peaks observed at 10 K are ascribed to the $A_1$-, $B_1$-, and $C_1$-exciton peaks for n = 1.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2007년도 하계학술대회 논문집 Vol.8
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• pp.97-98
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• 2007

A stoichiometric. mixture of evaporating materials for $CuGaSe_2$ single crystal thin films was prepared from horizontal electric furnace. Using extrapolation method of X-ray diffraction patterns for the polycrystal $CuGaSe_2$, it was found tetragonal structure whose lattice constant $a_0$ and $c_0$ were $5.615\;{\AA}$ and $11.025\;{\AA}$, respectively. To obtain the single crystal thin films, $CuGaSe_2$ mixed crystal was deposited on thoroughly etched semi-insulating GaAs(100) substrate by the hot wall epitaxy (HWE) system. The source and substrate temperatures were $610^{\circ}C$ and $450^{\circ}C$, respectively. The crystalline structure of the single crystal thin films was investigated by the photoluminescence and double crystal X-ray diffraction (DCXD). The carrier density and mobility of $CuGaSe_2$ single crystal thin films measured with Hall effect by van der Pauw method are $4.87{\times}10^{17}\;cm^{-3}$ and $129\;cm^2/V{\cdot}s$ at 293 K, respectively. The temperature dependence of the energy band gap of the $CuGaSe_2$ obtained from the absorption spectra was well described by the Varshni's relation, $E_g(T)\;=\;1.7998\;eV\;-\;(8.7489\;{\times}\;10^{-4}\;eV/K)T^2/(T\;+\;335\;K)$.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2004년도 하계학술대회 논문집 Vol.5 No.1
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• pp.393-396
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• 2004

본 논문에서는 완충층용 MgO 박막을 P-type(100)Si 기판위에 작업가스 $Ar:O_2=80:20$, RF 파워 50W, 기판온도 $400^{\circ}C$, 10mtorr의 작업진공에서 $500{\AA}$ 증착하였다. 제작된 MgO/Si 기판위에 RF Magnetron sputtering법으로 작업가스 $Ar:O_2$의 비율을 90:10, 80:20, 70:30으로 변화하면서 $BST(Ba_{0.5}Sr_{0.5}TiO_3)$ 박막을 약 $2000{\AA}$ 증착하였다. XRD 측정결과 작업가스비의 변화에 관계없이(110)BST와 (111)BST 피크만이 관찰되었으며 작업가스 $Ar:O_2=80:20$에서 가장 양호한 결정성을 나타내었다. I-V 측정결과 인가전계 ${\pm}100kV/cm$에서 $10^{-7}A/cm^2$이하의 양호한 누설전류 특성을 보여주고 있으며 C-V 측정결과 작업가스 $Ar:O_2$의 비율 90:10, 80:20, 70:30에서의 비유전율은 각각 283, 305, 296으로서 작업가스비 80:20에서 제작된 박막의 특성이 가장 우수하였다. 작업가스비 80:20에서 제작된 박막의 SEM 측정결과 결정이 성장되었음을 확인할 수 있었고 그레인의 크기는 약 10nm였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2006년도 하계학술대회 논문집 Vol.7
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• pp.346-347
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• 2006

기계적 품질계수(Qm)를 향상시키기 위해 $Y_2O_3$와 $MnO_2$를 첨가함에 따른 $SrBi_2Nb_2O_9$ 세라믹스의 강유전 특성을 알아보았다. 합성분말의 입도를 분석 한 결과 $SrBi_2Nb_2O_9$의 경우 781.27nm였고, $Y_2O_3$와 $MnO_2$를 첨가한 경우 각 각 830.4nm와 981.1nm로 particle size는 증가하였고, 소결 후 소결밀도는 차이가 거의 없었으며, grain size는 $SrBi_2Nb_2O_9$과 $Y_2O_3$를 첨가했을 경우 $1{\mu}m$이하이며 반면, $MnO_2$를 첨가하였을 때 결정립이 성장하여 $3{\sim}4{\mu}m$로 나타났다. 또한, 모두가 $450^{\circ}C$ 이상의 상전이온도를 갖았다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.27-27
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• 2010

최근에 고유가와 지구온난화로 인하여 에너지가 향후 인류의 50년을 좌우할 가장 큰 문제로 대두되고 있어서 지구의 모든 에너지의 근원인 태양광을 이용하는 태양광 발전은 무한한 청정 에너지로 각광받고 있다. 빛을 흡수하여 전기에너지로 변환하는 태양전지는 풍력, 수소연료전지, 조력, 바이오에탄올 등의 신재생에너지 기술 중에서 상품성은 가장 뛰어나지만 발전단가가 가장 높은 것이 단점이다. 태양광 발전단가를 줄여서 기존의 화석에너지를 이용한 발전단가와 견줄 수 있는 그리드 패러티(grid parity)를 달성하려면 태양전지 모듈의 고효율화와 동시에 저가화가 반드시 이루어져야 한다. 현재 태양광 모듈 시장의 90%는 효율이 12-16% 정도로 높은 단결정(single crystalline or monocrystalline) 실리콘이나 다결정(polycrystalline or multicrystalline) 실리콘 등의 벌크(bulk)형 결정질 실리콘 모듈이 차지하고 있으나 원재료인 실리콘 웨이퍼의 제조단가의 50%를 차지하고 있어서 저가화가 어렵다. 반면, 원료가스를 분해하여 대면적 기판에 증착하는 박막(thin-film) 실리콘 태양전지의 경우는 차세대 태양전지로 각광받고 있다. 박막 실리콘 모듈은 매우 적은 실리콘 원재료를 소비한다. 단결정이나 다결정 실리콘 웨이퍼의 두께가 $180-250\;{\mu}m$ 정도인 것에 비해서 박막 실리콘의 두께는 $0.3-3\;{\mu}m$ 수준이다. 더불어, 유리, 플라스틱 등의 저가 기판에 저온 대면적 증착이 가능하여 저가양산화에 유리하다. 박막 실리콘 모듈은 벌크형 실리콘 모듈(-0.5%/K) 대비 낮은 온도계수[비정질 실리콘(amorphous silicon; a-Si:H)의 경우 -0.2%/K]와 빛의 세기가 약한 산란광에서도 동작하여 평균발전시간이 증가하므로 외부환경에서 우수한 발전성능을 보이고 있다. 태양전지 모듈은 상온에서의 안정화 효율을 기준으로 가격이 책정되어($/$W_p$) 판매되기 때문에 벌크형 실리콘 모듈에 비해서 박막 실리콘 모듈은 가격대 성능비가 우수하다. 따라서 박막 실리콘 모듈은 벌크형 결정 실리콘 모듈의 대안으로 떠오르고 있으며, 레이저 기술을 이용하여 수려한 투광형 건물일체형(building integrated photovoltaic; BIPV) 모듈을 제작할 수 있는 장점도 있다. 이러한 장점에도 불구하고 기존의 양산화된 단일접합 비정질 실리콘 태양광 모듈은 효율이 6-7%로 낮아서 설치면적 및 설치 모듈의 증가가 성장의 걸림돌이 되고 있다. 박막 실리콘 태양전지의 고효율화를 도모하기 위해서 적층형 탄뎀셀로 양산 트렌드가 변화하고 있다. 이에 적층형 박막 실리콘 태양전지 효율의 한계 및 돌파구에 대해서 논의한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.218-218
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• 2010

기존의 비휘발성 메모리 소자는 터널 절연막으로 $SiO_2$ 단일 절연막을 이용하였다. 그러나 소자의 축소화와 함께 비휘발성 메모리 소자의 동작 전압을 낮추기 위해서 $SiO_2$ 단일 절연막의 두께도 감소 시켜야만 하였다. 하지만 $SiO_2$ 단일 절연막의 두께 감소에 따라, 메모리의 동작 횟수와 데이터 보존 시간의 감소등의 문제점들로 인해 기술적인 한계점에 이르렀다. 이러한 문제점들을 해결하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있는 가운데, 최근 high-k 물질을 기반으로 하는 Tunnel Barrier Engineered (TEB) 기술이 주목 받고 있다. TBE 기술이란, 터널 절연막을 위해 서로 다른 유전율을 갖는 유전체를 적층함으로써 쓰기/지우기 속도의 향상과 함께, 물리적인 두께 증가로 인한 데이터 보존 시간을 향상 시킬 수 있는 기술이다. 따라서, 본 연구에서는 적층된 터널 절연막에 이용되는 $HfO_2$를 FGA (Forming Gas Annealing)와 RTA (Rapid Thermal Annealing) 공정에 의한 열처리 효과를 알아보기 위해, 온도에 따른 전기적인 특성을 MIS-Capacitor 제작을 통하여 분석하였다. 이를 위해 먼저 Si 기판 위에 $SiO_2$를 약 3 nm 성장시킨 후, $HfO_2$를 Atomic Layer Deposition (ALD) 방법으로 약 8 nm를 증착 하였고, Aluminum을 약 150 nm 증착 하여 게이트 전극으로 이용하였다. 이를 C-V와 I-V 특성을 이용하여 분석함으로 써, 열처리 공정을 통한 $HfO_2$의 터널 절연막 특성이 향상됨을 확인 하였다. 특히, $450^{\circ}C$ $H_2/N_2$(98%/2%) 분위기에서 진행한 FGA 공정은 $HfO_2$의 전하 트랩핑 현상을 줄일 뿐 만 아니라, 낮은 전계에서는 낮은 누설 전류를, 높은 전계에서는 높은 터널링 전류가 흐르는 것을 확인 하였다. 이와 같은 전압에 대한 터널링 전류의 민감도의 향상은 비휘발성 메모리 소자의 쓰기/지우기 특성을 개선할 수 있음을 의미한다. 반면 $N_2$ 분위기에서 실시한 RTA 공정에서는, 전하 트랩핑 현상은 감소 하였지만 FGA 공정 후 보다는 전하 트랩핑 현상이 더 크게 나타났다. 따라서, 적층된 터널 절연막은 적절한 열처리 공정을 통하여 비휘발성 메모리 소자의 성능을 향상 시킬 수 있음이 기대된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.24-24
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• 2010

Chalcopyrite $Cu(In,Ga)Se_2$ (CIGS) 화합물 반도체는 고효율 박막태양전지의 광 흡수층으로 사용되는 물질 중 가장 우수한 효율 (19.9%, NREL 2008)을 보유하고 있다. CIGS는 직접천이형 에너지밴드갭 (direct bandgap)을 가지고 있고, 광흡수계수가 $1{\times}10^5\;cm^{-1}$로서 반도체 중 서 가장 흡수율이 높은 재료에 속하여 두께 $1{\sim}2\;{\mu}m$의 박막으로도 고효율의 태양전지 제조가 가능하고, 또한 장기적으로 전기광학적 안정성이 매우 우수한 특성을 지니고 있다. 현재 고효율 CIGS 셀생성을 위해 널리 사용되고 있는 CIGS 흡수층 성장공정은 "co-evaporation(동시증발법)"과 2-step 공정이라 불리는 "sputter-selenization(스퍼터-셀렌화)" 방법이다. 동시증발법은 개별원소 Cu, In, Ga, Se 들을 고진공 분위기에서 고온 ($550{\sim}600^{\circ}C$)기판위에 증착하는 방법으로 소면적에서 가장 좋은 효율(~20%)을 보이는 공정이다. 하지만, 고온, 고진공 공정조건과 대면적 증착시 온도 및 조성 불균일 등의 문제점 등으로 상용화에 어려움이 있다. 스퍼터-셀렌화 공정은 1단계에서 스퍼터링 방식으로 CuGaIn 전구체를 증착하고, 2단계에서 고온($550{\sim}600^{\circ}C$)하에 $H_2Se$ 혹은 Se vapor와 반응시켜 CIGS를 생성한다. 일본의 Showa Shell와 Honda Soltec 등에 의해 이미 상업화 되었듯이, 저비용 대면적으로 상업화 가능성이 높은 공정으로 평가되고 있다. 하지만, 2단계에서 사용되는 $H_2Se$ 및 Se vapor의 유독성, 기상 Se과 금속전구체 간의 느린 셀렌화 반응속도, 셀렌화반응 후 생성된 CIGS 박막 두께방향으로의 Ga 불균일분포, 생성된 CIGS/Mo 계면 접착력 저하등의 문제점들이 해결되어야만 상업화에 성공할 수 있을 것이다. 본 Tutorial에서는 CIGS 물질의 열역학 상평형과 반응메카니즘에 대해 설명하고, 다양한 생성 공정들을 소개할 것이다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.261-261
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• 2010

본 연구에서는 PBMS (Particle Beam Mass Spectrometer)와 ISPM (In-Situ Particle Monitor)을 연계하여 BPSG (Borophosphosilicate Glass) 및 PSG (Phosphosilicate Glass) 박막 증착을 위한 CVD (chemical vapor deposition) 공정 중 발생하는 오염입자 발생특성에 대해 비교 평가하였다. 소스는 TEB (Triethylborate), TEPO (Triethylphosphate) 및 TEOS (Tetraethoxysilane)를 사용하였고, 운반가스 및 반응가스로 He과 $O_2$ 및 $O_3$를 사용하였다. 증착온도와 압력은 각각 $450^{\circ}C$, 200 Torr 이었다. 반응기의 배기라인에 PBMS와 ISPM을 설치하고 500 nm 이하의 입자에 대해 공정단계별 시간에 따른 모니터링 결과 전 공정에 걸쳐 동일한 패턴의 입자발생분포를 보였으며, 특히 PBMS의 경우 ISPM의 입자측정한계인 260 nm 이하의 입자크기도 측정할 수 있었다. 입자발생이 안정적으로 일어나는 증착공정 중 PBMS를 통하여 입자크기를 측정한 결과 BPSG의 경우 약 110 nm, PSG의 경우 약 80 nm의 분포를 나타내었다. 이를 통해 TEB 소스가 배제된 PSG의 경우 BPSG의 경우보다 입자의 성장이 지체됨을 확인하였다. 측정에 대한 신뢰성을 확보하기 위해 PBMS 내의 TEM (Transmission Electron Microscopy) grid를 이용하여 입자를 샘플링 하였고, TEM 분석을 실시한 결과 PBMS 측정결과와 잘 일치하였다. 또한 EDS (Energy Dispersive Spectroscopy) 분석을 통하여 입자성분에 대해 검증하였다.