• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2015.05a
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• pp.103-104
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• 2015

정확한 두께와 조성 제어, 훌륭한 재현성의 박막을 형성할 수 있는 Atomic layer deposition 방법으로 증착시킨 ZnO 박막은 여러 분야에 적용될 수 있기 때문에 최근 많은 주목을 받고 있다. ALD-ZnO 박막을 형성하기 위하여 가장 흔히 사용되는 전구체 (precursor)와 반응체 (reactant)는 DEZ(DiethylZinc)와 $H_2O$이다. 그러나 DEZ 전구체를 사용한 ALD-ZnO 박막은 낮은 열적 안정성이 문제로 지적되어져 왔으며, 또한 여러 분야의 적용 및 산업화를 위해서는 높은 증착률, 큰 범위의 전기적 저항, 높은 투과도가 필요로 한다. 본 연구에서는 atomic layer deposition 기법을 통해 열적 안정성을 가진 새로운 전구체인 DEZDMEA ($Et_2Zn:NEtMe_2$)을 사용하여 ZnO 박막을 증착하였다. DEZDMEA ($Et_2Zn:NEtMe_2$) 및 $H_2O$ 주입 시간에 따른 증착률와 전기적 성질, 투과도를 조사하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.11a
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• pp.319-320
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• 2008

본 연구에서는 대기압하에서 고품질의 산화막 증착을 목적으로 TEOS(Tetraethyl Orthosilicate)를 이용하여 APCVD법(Atmospheric Pressure CVD)으로 실리콘 산화막을 증착하고 하였으며, 특성 비교를 위하여 ICP-CVD를 이용하여 $SiH_4$ 와 $N_2O$ source gas를 이용하여 산화막을 증착하였다. 트랜지스터 제작후 Semiconductor measurement system을 이용하여 TFT의 전기적 특성을 측정 하였으며, 결과적으로 유기 사일렌을 사용한 경우 보다 우수한 전기적 특성을 확인할 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.181.1-181.1
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• 2016

플렉서블 디스플레이 및 태양전지가 지향하고 있는 저가, 고속의 대량 생산을 위해서는 필름을 기반으로 하는 연속 공정에 의한 대량의 ITO 박막의 증착이 필수적이다. 이로 인해 롤투롤(roll-to-roll) 스퍼터링법을 이용한 ITO 박막의 연속 증착 공정이 차세대 플렉서블 디스플레이 및 태양전지의 대량 생산을 위한 해결책으로 각광받고 있다. 그러나 대부분의 폴리머 필름의 경우 증착 시 발생되는 열 또는 플라즈마에 의해 방출되는 수분과 유기 솔벤트 같은 오염 물질들에 의한 ITO 박막의 특성 저하와, 낮은 열적 안정성을 가지는 기판 특성상 고온(>$200^{\circ}C$)에서 증착이나 후 열처리를 할 수가 없기 때문에, 낮은 저항과 높은 광투과도 특성을 가지는 ITO 필름을 제작하기 위한 공정 최적화가 필요하다. 따라서, 본 연구에서는 롤투롤 스터링법으로 PET 필름 위에 Sn함량이 각각 3, 5, 7.5 10% 도핑된 ITO 타겟을 사용하여 ITO 박막을 증착 하였고, 전기적 광학적 특성을 조사하여 롤투롤 스퍼터링법으로 우수한 전기 전도도와 광투과도 특성을 가지는 ITO/PET 필름의 증착 조건을 최적화 하였다. 또한, ITO 증착 시 필름에서 발생하는 수분에 의한 ITO 박막의 특성 저하 현상에 대하여 조사하였다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2009.11a
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• pp.37.1-37.1
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• 2009

몰리브덴 금속박막(Metal Mo)은 우수한 전기전도도로 인해 $CuInSe_2$로 대표되는 I-III-$VI_2$족 화합물 반도체 박막태양전지에서 후면전극으로 널리 이용되고 있는 재료로서 일반적인 증착방법으로CVD, PVD, Thermal evaporation, Sol-gel 등이 있으며, 이중에서 Sputtering에 의한 증착법이 주로 사용되고 있다. 이에 본 연구에서는 $MoO_3$분말의 수소 환원 과정 중에 발생하는 기상인 $MoO_3(OH)_2$ 기상의 화학증기수송(CVT)를 이용하여 $MoO_x$ 박막을 증착하고 다시 수소분위기에서 수소 환원하는 증착법을 통해 균일하고 부착성이우수한 Mo 박막을 제조 하였다. $550^{\circ}C$, 60min의 유지시간에서 약 900nm의 균일한 $MoO_x$ 박막을 증착하였으며, $650^{\circ}C$, 15min 의 환원조건에서 모두 금속 몰리브덴 박막으로 상변화 함을 XRD와 SEM을 통해 확인하였다. 본 연구에서 사용된 화학증기수송에 의한 박막 증착은 기존의 공정에 비해 매우 저렴하며, 반응중에 유해하지 않은 부산물로 인해 환경 친화적이며 또한 대형화가 가능한 공정으로 많은 응용이 기대된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.479-479
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• 2013

산화물 반도체 물질을 이용한 Thin film transistor (TFT) 소자는 기존의 비정질 Si TFT와 저온 다결정 Si TFT 소자가 가지지 못하는 장점들이 보고되면서 차세대 디스플레이용 소자로 주목을 받고 있다. 그 중 TFT의 채널 물질로 a-IGZO가 많이 활용되고 있다. a-IGZO의 활용이 더 많아지고 있는 이유는 저온공정이 가능하고 3.2 eV의 큰 밴드갭으로 투명하며 높은 균일도, 캐리어 이동도를 모두 가지고 있기 때문이다. 본 연구에서는 산화물 물질인 IGZO를 채널 층으로 사용한 TFT소자에서 IGZO의 캐리어인 전자의 이동경로를 금속을 통하여 이동하게 함으로써 전기적 특성의 변화를 관찰하였다. TFT는 다수 캐리어가 게이트 전압에 의하여 박막 아래쪽에 채널을 형성하여 동작한다. 이 때 IGZO박막과 SiO2 사이의 Al을 증착하여 다수 캐리어인 전자의 이동도를 향상시켰다. 전극으로 사용되어지는 Al은 IGZO박막과 ohmic contant이기 때문에 전자의 이동이 어렵지 않기 때문이다. 소자 제작은 게이트로 도핑된 P형 기판을 사용하였고 게이트 절연체로 SiO2 200 nm를 증착하였다. 채널층로 IGZO를 증착하기 전에 게이트 절연체 위에 evaporation으로 Al을 20 nm를 증착하였다. 이때 mask는 $2.4{\times}10^{-4}cm^2$ 크기의 dot 형태를 사용하였다. Al을 증착 후 RF sputtering으로 IGZO를 30 nm 증착하였으며 $350^{\circ}C$에서 90 min 동안 열처리하였다. 소스와 드레인은 evaporation으로 Al을 100 nm 증착하였다. HB 4145B 측정기로 I-V 그래프를 통하여 전기적 특성의 변화를 관찰하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2010.06a
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• pp.387-387
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• 2010

최근 ZnO 박막은 투명 박막, 태양전지, LED 등으로의 응용을 위한 새로운 기능성 박막으로 활발히 연구되어 지고 있다. ZnO 기반의 투명 박막 트랜지스터는 상온에서 증착 가능하여 유리기판을 이용한 광학소자와 플라스틱 기판을 이용한 플럭서블 소자 같은 차세대 전자소자를 구현 할 수 있다. 본 연구에서는 RF Magnetron Sputtering System을 이용하여 coming 1737 유리기판 위에 ZnO 박막을 공정압력에 따라 증착하고, 투명 반도체에 적합한 활용을 위한 구조적, 광학적 분석을 실시하였다. 박막 증착 조건은 초기 압력 $1.0{\times}10^{-6}$Torr, RF 파워는 100W, Ar 유량은 100sccm, 그리고 증착온도는 상온이었다. 증착 압력은 $7.0{\times}10^{-3}$, $2.0{\times}10^{-2}$, $7.0{\times}10^{-2}$Torr로 변화시켰다. 표면 분석 (SEM, AFM) 결과 증착압력이 고진공으로 변화함에 따라 결정립들이 감소하였고 RMS roughness값이 낮아졌다. 그리고 XRD 분석을 통해 피크강도는 증가하고 FWHM은 감소함을 보이고 있는데 이는 결정성이 좋아짐을 나타낸다. 그리고 광학 투과도를 통해 가시광 영역에서의 높은 투과도(85% 이상)을 확인하였고, 고진공으로 변화함에 따라 밴드갭이 넓어지는 것을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 1999.07a
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• pp.100-100
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• 1999

가시광선 영역에서 높은 광학적 투과성과 함께 우수한 전기 전도성을 갖는 ITO 박막은 디스플레이 소자나 투명전극재료 등 다양한 분야에서 응용성이 더욱 증대되고 있다. 증착기판으로서 유리를 사용할 때 생기는 활용범위 제한을 극복하고자 최근 유기물 위에 증착이 가능한 저온 증착방법에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 그 가운데 이온빔과 같은 energetic한 beam을 이용한 박막의 제조는 기판을 플라즈마 발생지역으로부터 분리시켜 이온빔의 flux 및 에너지, 입사각 등의 자유로운 조절을 통해 상온에서도 우수한 성질의 박막 형성 가능성이 제시되어 왔다. 본 연구에서는 ion beam assisted evaporation방법을 이용하여 ITO 박막을 성장시켰으며, ion-surface interaction 효과가 박막 성장주에 미치는 영향을 이해하기 위하여 먼저 반응성 산소 이온빔에 비 반응성 아르곤 이온빔을 다양하게 변화시켜가며 증착하였으며, 이와 더불어 산소 분위기에서 아르곤 이온빔에 의한 ITO 박막의 특성 변화를 각각 관찰하였다. 증착전 후의 열처리 없이 상온에서 비저항이 ~10-4$\Omega$cm 이하로 낮고 80% 이상의 투과율을 갖는 ITO 박막을 성장시켰다. 실험에서 이용된 e-beam evaporation 물질은 In2O3-SnO2(1-wt%)였으며, 이온빔 source는 산소에 의한 filament의 산화를 막기 위해 filament cathodes type이 아닌 rf(radio-frequency)를 사용하였다. 중요 증착변수인 이온빔의 flux 변화는 산소와 Ar의 flow rate를 MFC로 조절하고 rf power를 변화시켜 얻었으며, 이온빔 에너지는 가속 grid의 가속전압 변화와 ion gun과 기판사이의 거리 조절을 통해 최적화하였다. 이온빔의 에너지와 flux는 Faraday cup으로 측정하였으며, 성박된 박막의 특성은 UV-spectrometer, 4-point probe, Hall measurement. $\alpha$-step, XRD, XPS 등을 이용하여 광학적, 전기적, 구조적 특성을 분석하였다.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.6 no.9
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• pp.937-942
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• 1996

박막 공정 및 마이크로머시닝(micromachining)기술에 의해 제작되는 마이크로 가스 센서는 고온 동작이 필수불가결하며 이 때 안정된 출력을 얻기 위해서 센서 저항 변화에 영향을 줄 수 있는 응집화 현상이 발생하지 말아야 한다. 본 연구에서는 고온 동작시 응집화의 구동력으로 작용하는 여러 요소중의 하나인 응력(stress)을 줄이기 위해서 인가 전력 밀도, 기판온도, 증착 압력 등을 증착 변수로 하여 증착 조건이 (AI, SI)1-xOx박막과 Pt 박막의 제반 물성 및 응력변화에 미치는 영향에 대하여 연구하였다. (AI, SI)1-xOx박막의 증착 속도와 굴절율 값은 O2분압과 기판 온도가 증가할수록 감소하였으며 응력은 O2분압이 증가함에 따라 인장에서 압축으로 전환된 후 증가하였다. Pt 박막의 경우, 인가 전력이 증가할수록 공정 압력이 감소할수록, 기판 온도가 감소할수록 증착 속도는 증가하였으며 전기 비저항은 감소하였다. Pt 박막의 응력은 인가 전력이 증가할수록, 공정 압력이 증가할수록, 기판 온도가 증가할수록 압축에서 인장의 방향으로 전환된 후 증가하였으며 박막의 전기비저항 및 증착속도에 크게 의존하는 것으로 분석되었다.

• Electrical & Electronic Materials
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• v.4 no.4
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• pp.344-353
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• 1991

무정형 SiC 박막을 수평형 CVD반응기로부터 SiH$_{4}$ 및 H$_{2}$를 반응기체로 하여 실리콘 웨이퍼위에 증착시켜 제조하였다. 박막 성장 속도는 상압에서 650.deg.C와 850.deg.C범위에서 측정되었다. 반응기체의 유량은 1000sccm으로 고정하였으며 SiH$_{4}$와 CH$_{4}$의 유량을 변화시켰다. 증착 반응속도식으로 표면 반응이 율속단계인 Eley-Rideal 모델과 SiH$_{4}$와 CH$_{4}$의 종도에 m차로 비례하는 두가지 속도식을 가정하였다. 증착시간에 따른 SiC 박막두께의 측정으로부터 얻은 증착 반응 속도로부터 회귀 분석법에 의하여 두가지 반응속도식의 반응속도 상수를 구하였다. 얻어진 반응속도식에 의해서 계산된 값과 실험치를 비교한 결과 0.15차의 반응속도식이 Eley-Rideal반응기구보다 약산 더 잘 맞음을 알 수 있으나 두 모델 다 약간씩 실험결과와 차이가 나고 있다. 이것은 본 실험의 증착 조건의 율속단계가 확산 단계와 표면 반응 단계의 전이영역 즉 본 실험의 증착조건에서 확산속도와 표면 반응속도가 비슷하기 때문으로 생각된다. 또한 Eley-Rideal 반응기구에서 부터 얻어진 SiH$_{4}$ 및 CH$_{4}$의 흡착평형상수 $K_{s}$ 와 $K_{c}$ 값을 비교하면 1000K이하에서는 $K_{s}$ 가 $K_{c}$ 보다 큰 값을 가지는데 이것은 Gibbs 자유에너지 최소화 방법에서 구한 결과와 일치하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.214-214
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• 2010

Indium-tin-oxide(ITO)는 평판디스플레이 산업이 성장함에 따라 그 수요는 계속 늘고 있지만 세계적으로 In의 매장량의 한계로 그 단가가 매우 높다. 또한 ITO는 플렉시블 디스플레이에 적용함에 있어서 고온 공정으로 인해 많은 단점을 보이고 있어 이를 대체할 새로운 투명전극의 개발이 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 IZTO($In_2O_3$:ZnO:$SnO_2$=80:10:10 wt.%)의 In 량을 절감한 조성의 타겟을 제조하였다. 그리고 유리기판 위에 IZTO 박막을 펄스 DC 마그네트론 스퍼터링을 이용하여 증착압력과 활성 산소의 분압을 변화시키며 증착하였다. 증착압력의 변화는 3mTorr~8mTorr 범위에서 제어하였고 활성 산소의 분압은 0%~3% 범위에서 제어하였으며 기판의 온도의 제어 없이 상온에서 증착하였다. 증착한 박막은 전기적, 광학적 및 구조적 특성 등을 조사하였다. 증착압력 6mTorr와 산소분압 2%의 조건에서 비저항은 $5.07{\times}10^{-4}\;({\Omega}{\cdot}cm)$, 캐리어 농도는 $2.96{\times}10^{20}(cm^{-3})$, 이동도는 $41.6(cm^{-2}/Vs)$로 가장 좋은 전기적 특성을 보였다. 박막의 투과율을 측정한 결과 평균 85% (400nm~800nm)이상의 우수한 광학적 특성을 보였다. 또한 이 IZTO 박막을 이용하여 OLED 소자를 제작하여 그 특성을 조사하였다. 조사 결과 플렉시블 디스플레이 분야에서 IZTO 박막은 In 절감효과와 상온 공정에서 우수한 투명전극 특성을 보여 ITO를 대체할 물질로 가능성을 보여주었다.