• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.418.1-418.1
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• 2016

Atomic layer deposition (ALD)를 이용하여 증착된 aluminum oxide ($Al_2O_3$)는 우수한 패시베이션 특성을 가지고 있다. $Al_2O_3$ 박막은 많은 수소를 가지고 있기 때문에 화학적 패시베이션에 의한 실리콘 표면을 패시베이션 할 수 있다. 또한 $Al_2O_3$는 강한 고정전하를 가져 전계 효과 패시베이션을 할 수 있다. 따라서 $Al_2O_3$ 박막을 태양전지에 적용할 경우 높은 효율을 기대할 수 있다. 실리콘 태양전지를 제작하기 위해 소성공정(> $800^{\circ}C$)은 필수이다. $Al_2O_3$ 박막은 많은 수소를 가지고 있기 때문에 소성공정시 수소가스를 방출하여 $Al_2O_3$ 박막에 블리스터를 형성시킨다. 이 블리스터는 $Al_2O_3/Si$ 계면에서 발생하여 패시베이션 특성을 감소시킨다. 블리스터를 억제하기 위해 수소의 양을 조절할 필요가 있다. 이 실험에서는 plasma-assisted atomic layer deposition (PAALD)으로 $Al_2O_3$를 증착하였다. PAALD의 RF power를 200 W부터 800 W까지 조절하여 $Al_2O_3$ 막에 포함되는 OH의 농도를 조절하였다. $Al_2O_3$ 박막에 포함되는 OH 농도는 X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS)를 이용하여 분석하였다. 열처리공정 후, 화학적 패시베이션에 의한 유효 반송자 수명 (${\tau}_{eff}$) 향상이 나타났다 소성공정 후 블리스터가 형성되지 않는 조건에서 화학적 패시베이션과 전계 효과 패시베이션에 의해 ${\tau}_{eff}$가 증가하였다. 블리스터가 형성되었을 때 기존 논문들과 같이 패시베이션 특성이 감소하였다. 패시베이션 특성의 감소는 블리스터에 의한 화학적 패시베이션의 감소 때문이며 전계 효과 패시베이션은 오히려 증가하였다. 이를 통해 고온에서 열안정성을 갖는 $Al_2O_3$ 박막을 만들었으며 블리스터가 형성되지 않았고 패시베이션 특성이 증가하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.176-176
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• 2012

본 연구는 GaN 기반의 전자소자의 표면 패시베이션 방법으로 열산화 공정을 이용한 알루미늄산화막 패시베이션 공정에 대하여 연구하였다. 결정질의 알루미늄산화물은 경도가 크고 화학적으로 안정적이기 때문에 외부 오염에 대한 소자 표면을 효과적으로 보호할 수 있으며, 열적안정성이 뛰어나 공정중 또는 공정 후의 고온 환경에서의 열 손상이 적은 장점을 가진다. 결정질 알루미늄산화막($Al_2O_3$)을 소자 표면에 형성하기 위해서 일반적으로 TMA (trimethlyaluminium)와 오존($O_3$)가스를 이용한 ALD 공정법이 사용되고 있으나 공정 비용이 비싸고 열산화막에 비해 전자 trapping이 많이 발생하여 전자이동도가 저하되는 단점이 있어, 본 연구에서는 열산화 공정을 이용하여 소자의 전기적 특성 저하를 발생시키지 않는 알루미늄산화막 패시베이션을 수행하였다. 실험에 사용된 기판은 AlGaN/GaN 이종접합 구조가 증착된 HEMT 제작용 기판을 사용하였으며 TLM 구조를 제작하여 소자의 채널 면저항 및 절연영역간 누설전류 특성을 확인하였다. TLM 구조가 제작된 샘플 위에 알루미늄을 100 ${\AA}$ 두께로 소자위에 증착하고 $O_2$ 분위기에서 약 $525{\sim}675^{\circ}C$ 온도로 3분간 열처리하여 알루미늄 산화막을 형성한 후 $950^{\circ}C$ 온도로 $N_2$ 분위기에서 30초간 안정화열처리 하여 안정한 알루미늄 산화막 패시베이션을 형성하였다. 알루미늄산화막 패시베이션 후 소자의 절연영역 사이의 누설전류는 패시베이션 전과 비슷한 크기를 나타냈고 패시베이션 후 채널의 면저항이 패시베이션 전에 비해 약 20% 감소한 것을 확인하였다. 또한 패시베이션된 소자와 패시베이션되지않은 소자에 대해 $900^{\circ}C$ 온도로 30초간 열처리한 결과 패시베이션 되지 않은 소자는 74%만큼 채널 면저항이 증가하였으며, 절연영역 누설전류가 다섯오더 크기로 증가한 반면 알루미늄산화막 패시베이션한 소자는 단지 13%의 채널 면저항의 증가를 나타내었고 절연영역 누설전류는 100배 감소한 값을 보여 알루미늄산화막 패시베이션이 소자의 열적 안정성을 향상시키는 것을 확인하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.06a
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• pp.91-91
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• 2009

태양전지의 전극소성 시 알루미늄 후면 전극이 실리콘으로 확산되어 후면전계(Back Surface Field)를 형성한다. 후면 패시베이션층은 후면반사율을 높여 내부광흡수경로를 늘리고 후면재결합속도를 감소시킨다. 본 논문은 후면 패시베이션층이 알루미늄 후면전계 형성에 미치는 영향 및 온도에 따른 변화를 관찰하였다. 절삭손상(Saw damage)이 제거된 실리콘 기판의 후면에 패시베이션층이 없는 것과 후면 패시베이션층으로 사용되는 실리콘 산화막을 형성시킨 시편을 제작하였다. 알루미늄 후면전극을 스크린 인쇄 후 소성온도를 달리하여 실리콘과 알루미늄과의 반응을 비교하였다. 주사전자현미경(SEM)을 사용하여 시편의 단면사진으로부터 소성온도에 따른 실리콘과 알루미늄간의 반응 여부를 관찰하였고, 열분석을 통해 반응 온도를 조사하였다. 패시베이션층이 없는 경우에는 약 $600^{\circ}C$부터 실리콘과 알루미늄간의 반응이 시작되었고, 패시베이션층이 있는 경우에는 약 $700^{\circ}C$부터 반응이 시작되는 결과를 얻었다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2006.10a
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• pp.65-66
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• 2006

AIGaN/GaN 고전자 이동도 트랜지스터 (High Electron Mobility Transistors, HEMTs)는 와이드 밴드-갭과 높은 항복 전계 및 우수한 채널 특성으로 인해 마이크로파 응용분야와 전력용 반도체에서 각광받고 있다. 최근, 전력 응용분야에서 요구되는 높은 항복 전압과 출력, 우수한 주파수 특성을 획득하기 인해 이중 게이트 AIGaN/GaN HEHTs에 관한 연구가 발표되고 있다. 본 논문에서는 AIGaN/GaN HEMTs에 이중 게이트를 적용하여, 두 개의 게이트와 드레인, 소스의 누설 전류를 각각 측정하여 이중 게이트 AIGaN/GaN HEMTS의 누설 전류 메커니즘을 분석하였다. 또한 제안된 소자의 $SiO_2$ 패시베이션 전 후의 누설 전류 특성을 비교하였다. $SiO_2 $ 패시베이션되지 않은 소자의 누설 전류는 드레인, 소스와 추가 게이트로부터 주 게이트로 흐른 반면, 패시베이션 된 소자 누설 전류는 드레인으로부터 주 게이트 방향의 누설 전류만 존재하였다. $SiO_2$ 패시베이션 된 소자의 누설 전류는 (87.31 nA ) 패시베이션 되지 않은 소자의 누설 전류 ( $8.54{\mu}A$ )에 비해 의게 감소하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.115-115
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• 2010

광 결정 발광 다이오드를 제작하는데 있어서 문제가 되는, 표면 비 발광 재결합을 줄이기 위해서 $(NH_4)_2S_x$ 패시베이션 효과를 연구하였고, 실제 소자를 공정하였다. $(NH_4)_2S_x$ 패시베이션의 영향을 알아보기 위해서, GaAs 기판위에 10쌍 다중 양자 우물 구조를 가진, 에피탁시를 이용하여 광 결정 다이오드를 제작하였고, 그 후 패시베이션 처리를 하였다. 광 결정 격자 상수는 600 nm 였고, 전자 빔 노광기법을 이용하여 패턴을 만들었다. 패시베이션효과는 시분해 발광 측정을 이용하여 캐리어 라이프 타임의 변화를 통해 확인 할 수 있었다. 광 결정 구조가 없는 발광 다이오드에서의 라이프 타임은 2206 ps였고, 광 결정 구조를 가진 발광다이오드에서의 라이프타임은 831ps였다. 이는 식각된 구멍의 표면에서 비 발광 재결합이 증가했다는 것을 의미한다. 패시베이션 처리된 광 결정 발광다이오드의 라이프 타임은 1560 ps 으로 광 결정 구조의 표면에서 발생된 비 발광 표면 재결합이 상당히 줄었음을 알 수 있다. 상용 에피탁시에 실제 소자에 적용 가능한 광 결정 발광 다이오드를 제작하였다. 상용 에피탁시는 20쌍의 다중 양자우물과, 16쌍의 Distributed Bragg Reflector를 가진 구조이다. 이 상용 에피탁시에 광 결정 구조를 만들기 위해서 니켈 크롬 (NiCr) 마스크를 사용하였고, 기존 식각 시간보다 세배 길어진 식각 시간을 달성하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.689-689
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• 2013

Atomic layer deposition (ALD)에 의한 알루미늄 산화 막(Al2O3)은 고효율 결정질 실리콘 태양전지를 위한 우수한 표면 패시베이션 특성을 제공한다. 알루미늄 산화막는 고정적인 음전하를 가지고 있기 때문에 p-형 실리콘 태양 전지 후면은 전계에 의한 우수한 패시베이션 효과를 형성한다. 그러나, ALD 방식으로 증착된 알루미늄 산화막은 매우 긴 공정 시간을 필요로 하기 때문에 기존의 실리콘 태양 전지 공정에 적용하기가 어렵다. 본 논문에서는 알루미늄 산화막 형성에서 공정 시간을 줄이기 위해 Plasma assisted atomic layer deposition (PA-ALD) 방식을 적용했다. PA-ALD 기술은 trimethylaluminum (TMA)과 O2를 사용하여 기판 표면에 알루미늄 산화막을 증착하는 것으로 ALD 방식과 유사하지만, O2 플라즈마를 사용함으로써 증착 속도를 향상시킬 수 있다. 이는 좋은 패시베이션 특성을 가지는 알루미늄 산화막을 실리콘 태양전지양산 공정에 적용할 수 있는 가능성을 제시한다. PA-ALD 방식에 의한 알루미늄 산화막의 패시베이션 특성을 최적화하기 위해서 증착 후 열처리 조건에 대한 연구도 수행하였다. 막증착률이 1.1${\AA}$/cycle인 Al2O3층의 두께 변화에 따른 특성을 최적화하기 위해 공정 온도를 $250^{\circ}C$ 고정하고, 열처리 온도와 시간을 가변하였으며 유효 반송자수명을 측정하여 알루미늄 산화막의 패시베이션 특성을 확인했다.

• Journal of IKEEE
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• v.21 no.1
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• pp.85-88
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• 2017

This study focused on the development of in-situ passivation system and characterization of OLED display. The thin film passivation process with thin film layers was investigated using in-situ passivation technique in the cluster system. Thin films of $SiO_2$, SiNx passivation were manufactured using PECVD, which enables the deposition process at room temperature. The cluster system was created to develop in-situ passivation process, which OLED and thin film were fabricated in the cluster system without exposing to the atmospheric environment. It is expected that the in-situ passivation system of OLED with organic and inorganic layer provides the leading technique to develop flexible OLED.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.489.1-489.1
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• 2014

Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD) 장치를 통하여 증착된 수소화된 질화막(SiNx:H)은 결정질 태양전지의 반사방지막과 패시베이션 층으로 널리 사용되고 있다. 본 연구에서는 PECVD 장치내에 플라즈마를 형성하는 무선주파수(Radio Frequency)를 다양하게 변화시켜 수소화된 실리콘 질화막의 경향성을 알아보고 각 무선주파수에서 최적화된 패시베이션층을 태양전지에 적용하여 그 특성들을 분석하였다. 다양한 무선주파수 범위는 고주파(High Frequency: 13.56 MHz), 저주파 (Low Frequency: 440 kHZ) 그리고 혼합주파(Dual Frequency: 13.56 MHz + 440 kHz)를 각각 이용하여 수소화된 질화막을 증착 하였으며 $156{\times}156mm$ 대면적 결정질 실리콘 태양전지를 제작하여 비교하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.11a
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• pp.370-370
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• 2009

이종접합태양전지는 구조적 대칭성 때문에 웨이퍼 두께가 감소하여도 보우잉이 일어나지 않는 특징이 있으며, 산요에서 개발한 이종접합태양전지의 효율이 22% 이상을 보이고 있다. 이종접합태양전지에서 비정질 실리콘과 실리콘 웨이퍼의 계면에 따라 이종접합태양전지의 특성이 크게 변화한다. 본 연구에서는 패시베이션 층으로 사용되는 비정질 실리콘을 hot wire chemical vapor deposition(HWCVD)을 사용하여 이종접합태양전지에 적용하였으며 기존의 plasma-enhanced chemical vapor deposition을 이용한 비정질 실리콘을 적용한 이종접합태양전지와 비교하였다. 패시베이션 특성을 확인하기 위해 quasi-steady state photoconductance로 minority carrier lifetime을 측정하였고, 태양전지 특성평가로는 암전류특성 및 광전류특성을 사용하였다. HWCVD를 사용하여 패시베이션한 태양전지의 경우 16.1%의 효율을 보였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.308-308
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• 2012

현재 결정질 태양전지 제작에 있어 공정 단가 및 재료비 절감을 위해 실리콘 웨이퍼의 두께가 점점 얇아지는 추세이며, 이에 따른 장파장 영역 흡수 손실을 감소시키기 위한 방안으로 후면 패시베이션에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 후면 패시베이션층으로는 SiO2, SiNx, a-Si:H, SiOxNy 등의 물질이 사용되고 있으며, 본 연구에서는 SiO2/SiNx/SiO2 (ONO)의 삼중막 구조를 패시베이션층으로 하여 SiNx 단일막 구조와의 열처리 온도에 따른 소수캐리어 수명(${\tau}eff$), 후면 재결합속도(Seff), 확산거리(LD) 등의 파라미터 변화를 비교하였다. 증착 직후와 $350^{\circ}C$에서의 Forming Gas Annealing (FGA), 그리고 $800^{\circ}C$의 고온에서의 fast firing 후의 각각의 파라미터 변화를 관찰하였다. 증착 직후 SiNx 단일막과 ONO 삼중막의 소수캐리어 수명은 각각 $108{\mu}s$와 $145{\mu}s$를 보였다. 후면 재결합속도는 65 cm/s와 44 cm/s를 보였으며, 확산거리는 각각 $560{\mu}m$와 $640{\mu}m$를 나타내었다. FGA와 firing 열처리 후 세 파마미터는 모두 향상된 값을 보였으며 최종 firing 처리 후 단일막과 삼중막의 소수캐리어 수명은 각각 $196{\mu}s$와 $212{\mu}s$를 보였다. 또한 후면 재결합속도는 28 cm/s와 24 cm/s를 보였으며, 확산거리는 각각 $750{\mu}m$와 $780{\mu}m$를 보여 ONO 삼중막 구조의 경우에서 보다 우수한 특성을 보였다. 본 실험을 통해 SiNx 단일막보다 ONO 패시베이션 구조에서의 열적안정성이 우수함을 확인하였으며, 또한 ONO 패시베이션 구조는 열적 안정성뿐 아니라 n-type 도핑을 위한 Back To Back (BTB) 도핑 공정 시 후면으로 의 도펀트 침투를 막는 차단 층으로서의 역할도 기대할 수 있다.