• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.261-262
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• 2011

본 연구는 HMDS/$O_2$/He/Ar의 gas mixture를 이용하여 remote-type의 DBD source를 통한 APPECVD를 통한 SiOx 양질의 무기막 증착 공정을 개발하였다. 이때 기판에 바이어스를 인가 하거나 혹은 접지를 하여 대기압 플라즈마의 환경 내에서도 바이어스 효과를 확인할 수 있도록 double discharge system을 구축하였다. 그리고 이 double discharge system의 다양한 특성과 기존의 전형적인 DBD와 비교 하였을 때 어떠한 차이점을 가지는지에 대해서도 관찰하였다. 그리하여 전형적인 DBD system과 double discharge를 통해 증착된 SiOx 무기막의 특성을 역시 비교 관찰하였다. Gas mixture 중 HMDS의 유량이 증가함에 따라, 그리고 $O_2$ gas의 유량이 감소함에 따라 SiOx 무기막의 증착률은 감소하였다. 그러나, SiOx 무기막 내의 불순물들, 예를 들어, carbon 혹은 hydrogen 계열의 chemical bond에 대한 정성적인 양은 HMDS 의 유량이 증가하거나 혹은 $O_2$ gas의 양이 감소함에 따라 오히려 증가함을 관찰할 수 있었다. 그리고 기판에 바이어스를 인가하는 double discharge system을 사용하였을 경우, 같은 HMDS, $O_2$ gas 유량을 사용한 전형적인 DBD type의 증착 공정 보다 더 높은 공정 효율을 나타냄과 동시에 더 낮은 불순물 함량을 가짐을 알 수 있었다. 이러한 double discharge system을 통해 증착된 양질의 SiOx 무기막이 증착 되었음을 FT-IR을 통한 막질 분석을 통해 확인 할 수 있었다. 이러한 double discharge system의 증착 공정에 대한 긍정적인 효과들은 atmospheric discharge의 효율 향상에 따른 gas dissociation efficiency 증가와 이를 통한 HMDS 분해 및 산소와의 recombination 효율의 증가에 따른 결과로 사료된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.328-329
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• 2012

$SF_6$ gas는 반도체 및 디스플레이 제조공정 중 Dry etch과정에서 널리 사용되는 gas로 자연적으로 존재하는 것이 아닌 사용 목적에 맞춰 인위적으로 제조된 gas이다. 디스플레이 산업에서 $SF_6$ gas가 사용되는 Dry etch 공정은 주로 ${\alpha}$-Si, $Si_3N_4$ 등 Si계열의 박막을 etch하는데 사용된다. 이러한 Si 계열의 박막을 식각하기 위해서는 fluorine, Chlorine 등이 사용된다. fluorine계열의 gas로는 $SF_6$ gas가 대표적이다. 하지만 $SF_6$ gas는 대표적인 온실가스로 지구 온난화의 주범으로 주목받고 있다. 세계적으로 온실가스의 규제에 대한 움직임이 활발하고, 대한민국은 2020년까지 온실가스 감축목표를 '배출전망치(BAU)대비 30% 감축으로' 발표하였다. 따라서 디스플레이 및 반도체 공정에는 GWP (Global warming Potential)에 적용 가능한 대체 가스의 연구가 필요한 상황이다. 온실가스인 $SF_6$를 대체하기 위한 방법으로 GWP가 낮은 $C_3F_6$가스를 이용하여 $Si_3N_4$를 Dry etching 방법인 RIE (Reactive Ion Etching)공정을 한 후 배출되는 가스를 측정하였다. 4인치 P-type 웨이퍼 위에 PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)장비를 이용하여 $Si_3N_4$를 200 nm 증착하였고, Photolithography공정을 통해 Patterning을 한 후 RIE공정을 수행하였다. RIE는 Power : 300 W, Flow rate : 30 sccm, Time : 15 min, Temperature : $15^{\circ}C$, Pressure : Open과 같은 조건으로 공정을 수행하였다. 그리고 SEM (Scanning Electron Microscope)장비를 이용하여 Etching된 단면을 관찰하여 단차를 확인하였다. 또한 Etching 전후 배출가스를 포집하여 GC-MS (Gas Chromatograph-Mass Spectrophotometry)를 측정 및 비교하였다. Etching 전의 경우에는 $N_2$, $O_2$ 등의 가스가 검출되었고, $C_3F_6$ 가스를 이용해 etching 한 후의 경우에는 $C_3F_6$ 계열의 가스가 검출되었다.

• 한국결정성장학회지
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• 제29권1호
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• pp.12-18
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• 2019

스케일업된 초음파 분무 열분해 공정을 이용하여 양산용 구형 $SiO_2$ 분말을 합성하였다. 초음파 분무 열분해 공정에 사용된 전구체는 20 nm에서 30 nm의 $SiO_2$ 입자를 포함한 수계 $SiO_2$ 졸을 사용하였다. 초음파 분무 열분해 공정의 구동 조건과 전구체 조건의 변화가 합성된 $SiO_2$ 입자에 미치는 영향을 알아보기 위해 반응 온도, 운반 기체 공급 속도 그리고 전구체인 수계 $SiO_2$ 졸의 농도를 조절하였다. 합성된 $SiO_2$ 입자는 공통적으로 반비정질상, 구 형태의 매끄러운 표면을 나타내었다. 구형 $SiO_2$ 입자의 크기는 반응 온도가 증가 또는 전구체 농도가 감소함에 따라 감소하였다. 또한 운반 기체 공급 속도가 증가할수록 합성된 $SiO_2$ 입자의 크기는 증가하였다. 스케일업 규모와 실험실 규모의 초음파 분무 열분해 공정의 차이점을 비교하였고, 반응관 내부 체류시간이 상대적으로 짧은 실험실 규모의 초음파 분무 열분해 공정에서 합성된 $SiO_2$ 입자가 상대적으로 큰 입도를 나타내었다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2014년도 추계학술대회 논문집
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• pp.195-195
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• 2014

탄화규소(SiC)의 복합체는 고온강도, 내식성, 내마모성, 내화학 특성, 열충격성 및 기계적 특성이 우수하며 제조공정으로 CVD 공정은 많이 연구되어져 있으나 비교적 간단한 구조로 우수한 특성을 얻을 수 Si 증발입자 확산방법에 대한 체계적인 연구가 수행되고 있지 않다. 본 논문에서는 Si 증발입자가 탄소표면에서 확산 반응으로 형성되는 SiC 복합체에 대한 검토 및 연구 개발 동향을 기술한다.

• 전기전자학회논문지
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• 제23권1호
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• pp.326-329
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• 2019

차세대 전력반도체 소재인 질화갈륨(GaN)이 증착된 GaN-on-Si 기판의 기술성숙도가 높아지면서 Si CMOS 소자와의 단일기판 집적화에 대한 관심이 고조되고 있다. CMOS 특성이 상대적으로 저하되는 (111)Si 보다 (110)Si의 CMOS소자가 집적화 관점에서 유리할 것으로 판단되며, 따라서 향후 전개될 GaN-on-(110)Si 플랫폼을 활용한 GaN 전력반도체 스위치소자와 Si CMOS소자의 단일기판 집적화에 적용될 수 있도록 국내 Si CMOS 파운드리 공정을 (110)Si 기판에 진행하였다. 제작된 CMOS소자의 기본특성 및 인버터체인 회로특성, 그리고 게이트 산화막의 신뢰성 분석을 통해 향후 국내 파운드리공정을 활용한 (110)Si CMOS기술과 GaN의 집적화의 가능성을 검증하였다.

• 전기전자학회논문지
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• 제18권4호
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• pp.447-455
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• 2014

본 연구에서는 4H-SiC MOSFET의 주요 문제점인 $SiC/SiO_2$ 계면의 특성을 향상시키기 위해 PECVD (plasma enhanced chemical vapor deposition) 공정을 이용하여 n-based 4H-SiC MOS Capacitor를 제작하였다. 건식 산화 공정의 낮은 성장속도, 높은 계면포획 밀도와 $SiO_2$의 낮은 항복전계 등의 문제를 극복하기 위하여 PECVD와 NO어닐링 공정을 사용하여 MOS Capacitor를 제작하였다. 제작이 끝난 후, MOS Capacitor의 계면특성을 hi-lo C-V 측정, I-V 측정 및 SIMS를 이용해 측정하고 평가하였다. 계면의 특성을 건식 산화의 경우와 비교한 결과 20% 감소한 평탄대 전압 변화, 25% 감소한 $SiO_2$ 유효 전하 밀도, 8MV/cm의 증가한 $SiO_2$ 항복전계 및 1.57eV의 유효 에너지 장벽 높이, 전도대 아래로 0.375~0.495eV만큼 떨어져 있는 에너지 영역에서 69.05% 감소한 계면 포획 농도를 확인함으로써 향상된 계면 및 산화막 특성을 얻을 수 있었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.367-369
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• 2009

플렉서블 태양전지용 연성기판재에는 플라스틱재와 금속재가 있다. 기존의 연성기판인 플라스틱의 경우 열과, 내구성, 화학약품에 약하다는 단점이 있으며, 금속기판은 높은 생산원가, 박판화의 어려움 등의 문제를 안고 있다. 일반적으로 기판재와 cell을 구성하는 반도체 층의 열팽창 거동 차이에 의한 열 변형이 태양전지의 공정안정성에 영향을 주는 것으로 알려져 있으며, cell을 구성하는 반도체 층과 열팽창 거동이 유사한 금속기판재의 적용이 필요하다. Si 박막 태양전지의 경우 Si 열팽창 거동과 비슷한 특성을 갖는 기판재의 개발이 필요하다. 전주법을 적용하여 조성이 다른 Ni계 합금의 열팽창 거동을 TMA 장비를 사용하여 측정하였다. 그리고 전산해석 Tool을 활용하여 가상의 Si 박막 태양전지 제조공정을 설정하고 고온 공정온도에서 상온으로 냉각시 발생되는 층간 열변형 연구를 수행하였고 열팽창 거동이 다른 합금 상에 Si층을 증착하여 열 충격에 의한 결함 발생여부를 관찰하였다.

• 한국진공학회지
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• 제7권3호
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• pp.267-267
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• 1998

ECR plasma CVD를 이용한 SiOF박막은 낮은 유전상수를 가지고 있으며, 기존의 공정과의 정합성이 우수해 다층배선 공정에 채용이 유망한 재료이지만 수분의 흡수로 인한 유전율의 상승과 후속공정의 안정성이 문제점으로 부각되고 있다. 따라서 본 연구에서는 SiOF박막의 내흡습성과 후속공정에서의 안정성을 향상시키기 위하여 SiOF박막을 증착한 후 후속 산소 플라즈마 처리를 행하였다. SiOF박막은 산소 플라즈마 처리를 수행함으로써 SiOF박막의 밀도가 증가하고, 수분과의 친화력이 강한 Si-F 결합이 감소하는 것이 주요한 원인으로 사료된다. 하지만 플라즈마 처리 시간이 5분 이상으로 증가하면 유전율의 증가가 일어난다. 따라서 본 실험에서는 산소 플라즈마 처리조건이 마이크로파 전력이 700W, 공정 압력이 3mTorr, 기판온도가 300℃일 경우 플라즈마 처리시간은 3분이 적당한 것으로 생각 된다.봉？향상시키기 위하여 SiOF박막을 증착한 후 후속 산소 플라즈마 처리를 행하였다. SiOF박막은 산소 플라즈마 처리를 수행함으로써 SiOF박막의 밀도가 증가하고, 수분과의 친화력이 강한 Si-F 결합이 감소하는 것이 주요한 원인으로 사료된다. 하지만 플라즈마 처리 시간이 5분 이상으로 증가하면 유전율의 증가가 일어난다. 따라서 본 실험에서는 산소 플라즈마 처리조건이 마이크로파 전력이 700W, 공정 압력이 3mTorr, 기판온도가 300℃일 경우 플라즈마 처리시간은 3분이 적당한 것으로 생각된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.131-131
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• 2011

이종접합 태양전지 제작을 위해 기판의 buffer layer로 사용되는 기존의 a-Si 박막을 SiON 박막으로 대체하려는 연구가 진행 중이다. 기존의 a-Si 박막은 대면적에서 균일도를 담보하기 어렵고, 열적 안정성에 취약한 문제점이 있다. 이에 반해 SiON 박막은 일종의 화학 반응인 oxidation 방법으로 형성이 되기 때문에 막의 균일도를 담보 할 수 있고, $400^{\circ}C$이상의 온도에서 형성되기 때문에 열적 안정성이 우수한 장점이 있다. 이러한 장점에도 불구하고 기판위에 직접 형성이 되기 때문에 기판과 SiON 계면 사이의 pssivation이 무엇보다 중요하다. 본 연구에서는 비정질 실리콘 이종접합 태양전지에 적용키 위한 SiON 박막을 형성하고, 기판과 SiON 계면에서의 passivation 향상을 위한 계면 결함 감소에 대한 연구를 진행하였다. 실험을 위한 SiON 박막은 공정온도 $450^{\circ}C$, 공정압력 100 mTorr, 증착파워 120 mW/cm2에서 5분간 증착하였으며, 이때 50 sccm의 N2O 가스를 주입하였다. 증착된 박막은 2~4 nm의 두께로 증착이 되었으며, 1.46의 광학적 굴절률을 가지는 것으로 분석되었다. 계면의 결함을 줄이기 위해 PECVD를 이용한 NH3 plasma treatment를 실시하였다. 공정온도 $400^{\circ}C$, 공정압력 150mTorr~450 mTorr, 플라즈마 파워 60mW/cm2에서 30분간 진행하였으며, 50 sccm의 N2O 가스를 주입하였다. 계면의 결함이 줄었는지 확인하기 위해 C-V 측정을 위한 시료를 제작하여 분석을 하였다. 실험 결과 VFB가 NH3 plasma treatment 이후 positive 방향으로 shift 됨을 알 수 있었다. Dit 분석을 통해 공정 압력 450 mTorr에서 $4.66{\times}108$[cm2/eV]로 가장 낮은 계면 결함 밀도를 확인 할 수 있었다. 결과적으로 NH3 plasma 처리를 통해 positive charge를 갖는 N-content가 형성되었음을 예측해 볼 수 있으며, N-content가 증가하면, 조밀한 Si-N 결합을 형성하면서, boron 및 phosphorus diffusion을 막는데 효과적이다. 또한, plasma treatment 과정에서 H-content에 의한 passivation 효과를 기대할 수 있다.

• 세라미스트
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• 제10권4호
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• pp.31-37
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• 2007

[ $SiC_f/SiC$ ] 복합체는 고온에서 우수한 특성을 지니므로 고온 구조용 재료로 적용 가능성이 증대되고 있다. 우수한 SiC 섬유의 개발과 함께 복합체를 제조하는 공정의 기술적인 진보도 이루어졌지만 경제성 측면에서는 아직도 일반산업에 널리 이용되기에는 제약이 있다. 그러나 효율성과 안정성을 증진시키기 위하여 시스템의 운전조건이 고온의 극한환경까지도 고려되는 현 상황에서 $SiC_f/SiC$ 복합체의 중요성은 증대되고 있다. 향후 경제성이 향상된 공정개발, 고온 물성 및 성능 자료의 확보, 시스템 및 재료 설계를 위한 코드와 모델 개발 등이 진행되면, 가까운 미래에 에너지 산업, 항공 우주산업 등을 시작으로 그 적용 영역이 확대될 수 있으리라 기대된다.