• 한국결정성장학회지
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• 제20권1호
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• pp.7-11
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• 2010

단결정 실리콘 태양전지의 광학적 손실을 감소시키는 표면 텍스쳐링은 최종 셀의 효율을 향상시키기 위하여 매우 중요하다. 본 연구에서는 2-step texturing의 공정으로 기존의 텍스쳐링에서 이루어진 피라미드에 수 많은 sub-micrometer 사이즈의 구조를 형성시켰다. $AgNO_3$ 용액으로 웨이퍼 표면에 Ag코팅을 한 후, 그 웨이퍼를 다시 HF/$H_2O_2$ 용액으로 수십초 동안 식각을 거치게 된다. 결과적으로, 피라미드 위에 생성된 수 nm사이즈의 구조물들은 $AgNO_3$의 농도 및 식각 시간의 변화에 의해 그 크기와 굵기가 변화하는 것을 알 수 있었다. 웨이퍼의 표면이 2-step texturing에 의해 식각이 이루어지면 연잎의 거친 표면과 비슷해지고, 그 결과 평균 10% 이상의 반사율을 보이던 기존 웨이퍼에서 3% 이하의 낮은 반사율을 얻을 수 있었다. 이는 일반적인 텍스쳐링과 anti-reflection coating을 거친 웨이퍼의 반사율보다 낮은 결과이다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.222-222
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• 2013

GaN 기반 반도체는 넓은 bandgap을 가지고 있어 가시광부터 자외선까지 다양한 광전소자에 유용하게 사용된다. 광전소자중 발광다이오드의 경우 대부분 사파이어 기판위에 성장된다. 하지만 사파이어와 GaN의 격자 불일치 및 열팽창 계수의 차이로 인해 고품질의 GaN를 성장하기가 어렵다. 특히 열팽창 계수의 차이는 GaN 성장 공정이 고온에서 이루어지기 때문에 성장후 상온으로 온도가 떨어질 때 웨이퍼의 bowing을 발생시키고 동시에 dislocation이나 crack과 같은 결함이 생성되 GaN 성장막의 품질을 떨어트린다. 웨이퍼의 크기가 커지면 커질수록 웨이퍼 bowing은 커져 이에 대한 연구는 중요하다. 본 논문에서 2인치 사파이어 기판위에 성장된 GaN의 bow특성을 알아보기 위해 먼저 simulation을 하였고 실제로 성장된 GaN 웨이퍼와 비교를 하였다. c-plane 사파이어 기판위에 성장된 c-plane GaN의 bow특성을 알아보기 위해 성장 온도 $1,100^{\circ}C$에서 GaN두께를 1 ${\mu}m$에서 10 ${\mu}m$까지 1 ${\mu}m$씩 변화시켜 가며 simulation을 하였다. GaN두께가 1 ${\mu}m$일때는 bow가 11 ${\mu}m$, 6 ${\mu}m$ 일때는 54.7 ${\mu}m$, 10 ${\mu}m$ 일때는 108 ${\mu}m$를 얻어 GaN두께가 1 ${\mu}m$씩 증가할 때 마다 bow가 약 10 ${\mu}m$씩 증가하였다. 성장온도에 대한 영향을 알아보기 위해 $700^{\circ}C$에서 $1,200^{\circ}C$까지 $100^{\circ}C$씩 증가시켜며 bow특성 simulation을 하였다. 6 ${\mu}m$성장된 GaN의 경우 성장온도가 $100^{\circ}C$ 씩 증가할 때 bow는 약 6 ${\mu}m$ 증가하였다. 실제 성장된 c-plane GaN웨이퍼와 비교하기 위해 GaN을 각각 3 ${\mu}m$와 6 ${\mu}m$를 성장시켰고 high resolution x-ray diffraction장비를 사용하여 bow를 측정한 결과 각각 28 ${\mu}m$와 61 ${\mu}m$ 였고 simulation결과는 각각 33 ${\mu}m$와 65.5 ${\mu}m$를 얻어 비슷한 결과를 보였다. c-plane 사파이어 기판위에 성장된 c-plane GaN는 방향에 무관하게 동일한 bow 특성을 가지는 반해 r-plane 사파이어 기판위에 성장된 a-plane GaN는 방향에 따라 다른 bow특성을 보인다. a-plane GaN 이방향성적인 bow 특성을 알아보기 위해 simulation을 하였다. $1,100^{\circ}C$에서 a-plane GaN을 성장할 때 두께가 1 ${\mu}m$ 증가할 때마다 bow가 c축 방향으로는 21.7 ${\mu}m$씩 증가하였고 m축 방향으로는 11.8 ${\mu}m$ 씩 증가하여 매우 큰 이방향성적인 bow 특성을 보였다. 실제 r-plane 사파이어 기판위에 성장된 a-plane GaN의 bow를 측정하였고 simulation 결과와 비교해 보았다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.39-39
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• 2011

반도체 생산의 주요 공정 중 하나인 세정 공정은 공정 중 발생하는 여러 가지 부산물에 의한오염을 효과적으로 제거하여 수율 향상에 큰 영향을 미친다. 현재 주로 쓰이는 세정 공정은 습식 세정 공정으로 화학 약품을 이용하지만 패턴 손상 및 웨이퍼 대구경화에 따른 문제 등이 대두되어 이를 대체할 세정 공정의 도입이 요구되고 있다. 이에 따라 건식 세정에 대한 관심이 증가하고 있으며 에어로졸 세정이 대표적 공정으로 개발 되었으나 마이크로 단위의 발생 에어로졸 입경으로 인해 패턴 손상 문제를 해결하지 못하였다. 이러한 문제점을 극복하기 위하여 응축에 의해 형성되는 입자 크기를 줄이는 것에 관한 연구가 진행되어 왔고, 대응 방안으로 개발된 것이 가스 클러스터 세정이다. 가스 클러스터란 작동 기체의 분자가 수십, 수백 개 뭉쳐있는 형태 (cluster)를 뜻하며 이 때 형성된 클러스터는 수 nm 크기를 가진다. 그리고 짧은 시간의 응축에 의해 수십 nm 크기까지 성장하게 된다. 즉, 입자로 성장할 수 있는 시간과 환경을 형성하지 않음으로써 작은 크기의 클러스터에 의해 패턴 사이의 오염물질을 물리적으로 제거하고 다시 기체상 물질로 환원되어 부산물을 남기지 않는 공정이다. 이러한 작동 환경을 조성하기 위해서는 진공도와 노즐 출구 속도에 대한 설계 단계부터의 이론적 연구를 통한 입자 크기 예측과 세정 조건에 따라서 발생하는 클러스터의 크기 분포 특성을 측정하는 것이 필수적이다. 따라서 본 연구에서는 실시간 저압 환경에서의 측정이 가능하며, 다양한 크기의 입자를 실시간으로 측정할 수 있는 particle beam mass spectrometer (PBMS)를 이용하여 세정 공정 중 발생하는 클러스터의 크기 분포를 측정하는 연구를 수행하였다. 클러스터의 측정은 노즐에 유입되는 유량과 냉매 온도를 변수로 하여 수행하였다. 각각의 조건에 따라서 최빈값은 오차범위 내에서 일정한 것을 확인하였으며, 50 nm 이하의 값으로 가스 클러스터 공정이 패턴 손상 없이 오염입자를 제거할 수 있음을 실험적으로 확인할 수 있었다. 또한 유량의 증가에 따라 세정에 사용되는 클러스터의 입경이 증가하며, 냉매 온도가 낮아질수록 클러스터 입경이 증가하는 경향을 확인할 수 있었다. 클러스터 크기는 오염 입자와의 충돌에 의해 작용하는 힘으로 오염입자를 제거하는 메커니즘을 사용하는 가스 클러스터 세정 장치에 있어 중요성이 크다 할 수 있으며 추후 지속적 연구에 의한 세정 기술의 최적화가 기대된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제45권2호
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• pp.203-207
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• 2007

불산과 오존 세정 시 실리콘 웨이퍼 표면의 미세입자를 효과적으로 제거할 수 있는 세정 방법에 대하여 연구하였다. 불산의 농도가 0.3 vol% 이상이 되어야 미세입자가 제거 되었으며, 초음파가 인가된 오존수를 사용 시 제거 효율은 증가되었다. 오존과 불산 세정 단계 이후에 추가로 극미량의(0.01 vol%) 희석 암모니아수 세정을 하면 미세입자가 99%이상 제거됨을 확인하였다. 이는 암모니아수에 의한 웨이퍼 표면의 미세 에칭 효과와 알칼리 영역에서의 재흡착 방지 효과가 동시에 작용함에 기인된다고 보인다. 한편, 불산-오존-희석 암모니아수 세정은 통상의 SC-1 세정과 비교할 때 표면 미세 거칠기가 개선되는 경향을 보였다. 불산-오존-희석 암모니아수 세정은 상온에서도 미세입자를 효과적으로 제거할 수 있는 세정 방법으로, 고온 공정 및 과다한 화학액을 사용하는 기존 습식세정의 대안으로서 기대된다.

• 한국결정성장학회지
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• 제24권5호
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• pp.190-195
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• 2014

방향성 응고법으로 잉곳을 성장시킬 때 발생하는 온도 구배에 의해 잉곳 내에 결함이 생성되고 잔류 응력이 남게 된다. 이 결함과 잔류 응력은 잉곳의 성장 조건에 따라 달라지며, 웨이퍼의 특성에 큰 영향을 미칠 수 있다. 성장 속도의 변화에 상관 없이 대부분의 잉곳에서는 하부 영역에 비해 상부 영역에서 결정립과 쌍정경계의 크기가 작았으며, 결정립계뿐만 아니라 결정립 내에도 전위 밀도가 높았다. 이것은 상부 영역에서 성장 중에 받는 열 응력이 하부 영역보다 크다는 것을 암시한다. 두 잉곳 간의 차이를 보았을 때에는 성장 속도가 느린 잉곳에서 전위 밀도가 감소하였으며, 웨이퍼의 평탄도, 뒤틀림, 휨, 절단자국이 낮게 측정되었다. 따라서 다결정 성장 공정에서는 냉각 속도가 결함이나 잔류 응력의 발생에 미치는 영향이 크며, 그로 인하여 웨이퍼의 특성이 달라지는 것을 알 수 있었다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제15권1호
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• pp.65-69
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• 2008

본 연구는 실리콘 칩의 휨 강도가 칩 이면에 존재하는 웨이퍼 그라인딩 관련 결함(스크래치)의 존재에 크게 영향을 받을 수 있음을 보여준다. 반면, 프라스틱을 이용하여 몰딩된 패키지 상태에서의 휨 강도는 칩 이면과 패키지 몸체와의 접착력이 우수할 경우 칩 이면의 스크래치에 의해 크게 영향을 받지 않음을 보여준다. 본 논문에서 프라스틱 패키징 전후 스크래치 마크에 대한 휨 강도의 차별화된 의존도가 왜 발생하는지에 대한 설명이 수록되어 있다. 본 연구에서는 웨이퍼의 이면연마 과정에서 필연적으로 남게 되는 스크래치 마크를 가진 칩들을 프라스틱 패키징 하여 휨 강도를 평가하였다. 칩의 휨 강도는 스크래치 마크의 깊이에 따라 크게 영향을 받지만, 패키지 상태에서는 그 영향력이 크지 않다는 것을 알 수 있었다. 분석결과 거친 스크래치를 가진 칩들은 프라스틱 패지지 몸체와의 결합력이 양호하여 칩 이면의 스크래치 마크에 집중될 수 있는 응력을 패키지 몸체에 의해 상당부분 흡수할 수 있기 때문인 것으로 평가되었다. 따라서, 얇은 패키지의 개발을 위해서는 칩 이면에 존재하는 스크래치의 제거뿐만 아니라 칩과 패키지 몸체 사이의 접착력 향상을 위한 방안이 함께 고려되어야 한다는 것을 알 수 있다. 또한, EMC 재질 개선에 의해 웨이퍼 그라인딩 공정 단순화를 이루어 제품의 가격 경쟁력을 높일 수 있을 것으로 전망된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.209-209
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• 2011

플라즈마 공정에 있어 챔버 및 웨이퍼의 표면 상태변화는 공정 결과에 큰 영향을 끼치게 된다. 챔버 표면에 대한 연구는 많이 진행되어 있지만 대부분의 연구가 챔버 표면에서 일어나는 화학적 반응에 초점을 맞추고 있다. 본 연구에서는 플라즈마 상태 변화에 따른 챔버 표면물질의 전기적 특성 변화를 관찰하였다. 프로브 표면에 Al2O3로 코팅을 하고 플라즈마에 삽입 후 AC 하모닉법을 이용하여 실시간으로 표면의 축전용량을 측정하였다. 그 결과 표면의 축전용량은 플라즈마에 인가한 전력과 표면이 플라즈마에 노출된 시간에 따라 변하는 것이 관찰되었다. 플라즈마에 인가된 전력이 증가되면 처음에는 급격이 축전용량이 증가하였고, 그 후 시간이 지날수록 천천히 수렴되었다. 유전물질의 축전용량은 그 물질의 온도와 연관이 있다. 실험 결과로 미루어 보았을 때, 플라즈마에서의 표면의 축전용량의 변화는 플라즈마로부터 표면으로의 열전달에 의한 표면의 온도 변화에 의한 것으로 이해할 수 있다. 특히, 쉬스에서 가속되는 이온의 포격에 의해 표면 격자가 크게 진동하면서서 일반적인 온도 변화에 의한 축전용량의 변화보다 더 큰 변화가 일어난 것으로 추정된다. 공정에 사용되는 많은 챔버의 표면이나 전극의 표면은 유전체로 코팅되어 있다. 이 유전체의 특성이 온도에 의해 변하게 되면 챔버의 전기적인 특성이 변하게 되어 임피던스 매칭 조건에 변화를 가져온다. 그 결과 플라즈마의 특성도 바뀌게 되어 공정 결과에 영향을 미치게 된다. 그러므로 챔버 표면의 유전특성을 관찰하고 제어하는 것이 플라즈마의 특성을 유지시키는데 중요하다고 할 수 있다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2005년도 제36회 하계학술대회 논문집 C
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• pp.1898-1899
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• 2005

반도체 집적회로 공정에서 사용되는 폴리이미드 포토레지스트(P12723, Dupont)를 감습막으로 사용하는 마이크로 습도센서 소자를 제작하였다. 마이크로 습도센서는 실리콘 웨이퍼 기판 위에 $SiO_2$ 박막을 건식열산화 공정으로 제작하고, Al 박막을 포토리소그라피 공정으로 패터닝 한 IDT (Interdigital Transducer)를 전극 위에 폴리이미드 포토레지스트를 공정변수를 다양하게 조절하면서 감습막으로 제작하였다. 폴리이미드 감습막은 스핀코팅법으로 제작하였으며, 회전수를 조절하여 두께를 변화시켰다. 완성된 마이크로 습도센서 소자의 상대습도 변화$(10{\sim}90% RH)$에 따른 정전용량 값 변화를 항온항습조 내에서 다양한 온도에서 HP4192A Impedance Analyzer를 사용하여 조사함으로써, 폴리이미드 포토레지스트를 사용하는 마이크로 정전용량형 습도센서의 제작 가능성을 검토하였다. 폴리이미드 정전용량형 마이크로 습도센서는 다양한 인가 전원 주파수에서 기준 센서로 사용된 상용 Vaisala Hygrometer와 유사한 감습특성 및 응답특성을 보였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2007년도 하계학술대회 논문집 Vol.8
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• pp.88-88
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• 2007

Chemical mechanical polishing (CMP) 공정은 그 어원에서 알 수 있듯이 슬러리의 화학적인 요소와 웨이퍼에 가해지는 기계적 압력에 의해 결정되는 평탄화 기술이다. 최근, 금속배선공정에서 높은 전도율과 재료의 값이 싸다는 이유로 Cu률 사용하였으나, 디바이스의 구조적 특성을 유지하기 위해 높은 압력으로 인한 새로운 다공성 막(low-k)의 파괴와, 디싱과 에로젼 현상으로 인한 문제점이 발생하게 되었다. 이러한 문제점을 해결하고자, 본 논문에서는 Cu 표면에 Passivation layer를 형성 및 제거하는 개념으로 공정시 연마제를 사용하지 않으며, 낮은 압력조건에서 공정을 수행하기 위해, 전해질의 농도 변화에 따른 선형추의전압전류법과 순환전압전류법을 사용하여 전압활성화에 의한 전기화학적 반응이 어떤 영향을 미치는지 연구하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.445.2-445.2
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• 2014

표면 조직화의 목적은 태양전지 표면에서의 입사되는 빛의 반사율을 감소 시키고, 웨이퍼 내에서 빛의 통과 길이를 길게 하며, 흡수되는 빛의 양을 증가시키는 것이다. 본 연구에서는 여러 가지 표면 조직화 공정 기술을 이용하여 표면 형상에 따른 광 변환 효율에 대해 연구하였으며, 셀을 제작하여 전기적 특성과 광학적 특성의 상관관계를 분석하였다. KOH를 이용한 표면 조직화, 산 증기를 이용한 표면 조직화, 반응성 이온 식각을 이용한 표면 조직화, 금속 촉매 반응을 이용한 표면 조직화 공정 기술을 이용하여 표면 조직화 공정을 진행하였다. 셀 제작 결과, 반사도 결과와는 상반되는 결과를 얻을 수 있었다. 표면 조직화 형상에 따른 셀 효율의 변화는 도핑 프로파일과 표면 재결합 속도의 변화 때문이라 생각되며 더 명확한 분석을 위해 양자 효율을 측정하여 분석을 시도하였다. 표면 조직화 공정 기술별 도핑 프로파일을 보면 KOH를 이용한 표면 조직화 공정을 제외한 나머지 표면 조직화 공정들의 도핑 프로파일은 불균일하게 형성되어 있는 것을 확인 할 수 있다. 양자 효율 측정 결과 단파장 대역에서 낮은 응답특성을 가지는 것을 확인 할 수 있었다. 그 이유는 낮은 반사도를 가지는 표면 조직화 공정의 경우 나노사이즈의 구조를 갖기 때문에 균일한 도핑 프로파일을 얻지 못해 전자, 정공의 분리가 제대로 이루어지지 못하였고 표면 재결합 속도증가의 원인으로 단락전류와 개방전압이 낮아져 효율이 떨어진 것으로 판단된다. 결과적으로 낮은 반사율을 갖는 표면 조직화 공정도 중요하지만 표면 조직화 공정 기술에 따른 균일한 도핑 프로파일을 갖는 공정을 개발한다면 단파장 응답도가 향상되어 단락전류밀도와 개방전압 상승효과를 얻을 수 있을 것이라 판단된다.