• 한국표면공학회지
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• 제47권5호
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• pp.227-232
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• 2014

In this study, we propose the application of doping process technology for atmospheric pressure plasma. The plasma treatment means the wafer is warmed via resistance heating from current paths. These paths are induced by the surface charge density in the presence of illuminating Argon atmospheric plasmas. Furthermore, it is investigated on the high-concentration doping to a selective partial region in P type solar cell wafer. It is identified that diffusion of impurities is related to the wafer temperature. For the fixed plasma treatment time, plasma currents were set with 40, 70, 120 mA. For the processing time, IR(Infra-Red) images are analyzed via a camera dependent on the temperature of the P type wafer. Phosphorus concentrations are also analyzed through SIMS profiles from doped wafer. According to the analysis for doping process, as applied plasma currents increase, so the doping depth becomes deeper. As the junction depth is deeper, so the surface resistance is to be lowered. In addition, the surface charge density has a tendency inversely proportional to the initial phosphorus concentration. Overall, when the plasma current increases, then it becomes higher temperatures in wafer. It is shown that the diffusion of the impurity is critically dependent on the temperature of wafers.

• 대한전자공학회논문지
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• 제21권2호
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• pp.71-82
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• 1984

2차원 n-p-n 바이폴라 트랜지스터의 수치해석을 위한 프로그램(BIPOLE)을 개발하였다. 이 프로그램은 SRH와 Auger 재결합 기구들과 불순물 농도와 전계강도에 대한 운송자 이동도의 의존성과 밴드 갭 축소 효과들을 포함하고 있다. Poisson 방정식에는 Newton법을 또 정공과 전자의 연속 방정식에는 발산이론을 이용하여 여러가지 물리적인 제한없이 기본 반도체 방정식들에 대한 유한차분 공식들을 만들었다. 선형화된 방정식들의 계수 행렬은 희소 대칭 M 행렬이었는데 그 해를 구하기 위해 ICCG법과 Gummel의 알고리즘을 적용하였다. 이 프로그램 BIPOLE를 n-p-n 트랜지스터의 여러가지 정상 상태 문제에 적용시켰다. 그 응용의 보기로서 공통 에미터 전류이득의 변화, 에미터 용량에 대한 확산용량이 미치는 영향과 입출력 특성곡선들을 계산해 보았다. 전위 분포와 전자와 정공 농도분포와 같은 계산 결과를 3차원 컴퓨터 그래픽으로 도시하였다. 이 프로그램은 장차 2차원 트랜지스터의 교류 및 왜곡 현상의 수치해석의 기초로 이용될 것이며, 이 프로그램에 관심있는 모든 분들께 공급될 것이다.

• 센서학회지
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• 제8권3호
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• pp.283-290
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• 1999

본 연구에서는 고효율 단결정 실리콘 태양전지의 제작방법인 PERL방식을 사용하여 비저항이 $0.1{\sim}2{\Omega}{\cdot}cm$을 갖는 (100)면의 p형실리콘 기판으로 $n^+/p/p^+$ 접합의 태양전지를 제작하였다. 이를 위해 웨이퍼의 절단, KOH을 사용한 역피라미드 모양으로의 에칭, 인과붕소의 도핑, 반사방지막과 전극의 증착 및 열처리 등의 공정을 행하였다. 이때 소자표면의 광학적인 특성과 도핑농도가 저항값에 미치는 영향을 조사하고, Silvaco로 $n^+$도핑에 대한 확산 깊이와 도핑농도를 시뮬레이션하여 측정치와 비교하였다. AM(air mass) 1.5 조건하에서 입사되는 빛의 세기가 $100\;mW/cm^2$인 경우의 단락전류는 43 mA, 개방전압은 0.6 V, 그리고 충실도는 0.62였다. 이때 제작된 태양전지의 광전변환효율은 16%였다.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제15권6호
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• pp.601-607
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• 2015

A set of novel silicon controlled rectifier (SCR) devices' characteristics have been analyzed and verified under the electrostatic discharge (ESD) stress. A ring-shaped diffusion was added to their anode or cathode in order to improve the holding voltage (Vh) of SCR structure by creating new current discharging path and decreasing the emitter injection efficiency (${\gamma}$) of parasitic Bipolar Junction Transistor (BJT). ESD current density distribution imitated by 2-dimensional (2D) TCAD simulation demonstrated that an additional current path exists in the proposed SCR. All the related devices were investigated and characterized based on transmission line pulse (TLP) test system in a standard $0.5-{\mu}m$ 24 V CDMOS process. The proposed SCR devices with ring-shaped anode (RASCR) and ring-shaped cathode (RCSCR) own higher Vh than that of Simple SCR (S_SCR). Especially, the Vh of RCSCR has been raised above 33 V. What's more, their holding current is kept over 800 mA, which makes it possible to design power clamp with SCR structure for on chip ESD protection and keep the protected chip away from latch-up risk.

• 전자공학회논문지A
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• 제30A권6호
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• pp.38-48
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• 1993

A recessed n-p Juction diode with the self-aligned sturcture is proposed and fabricated by using the polysilicon as an n$^{+}$ diffusion source. The diode structure can be applicable to the emitter-base formation of high performance bipolar divice and the n$^{+}$ polysilicone mitter has an important effect on the device characteristics. The considered parameters for the polysilicon formation are the deposition condition. As$^{+}$ dose for the doping of the polysilicon and the annealing condition using RTP system. The vertical depth profiles of the fabricated diode are obtained by SIMS and the electrical characteristics are analyzed in terms of the ideality factor of diode (n), contact resistance and reverse leakage current. In addition, n$^{+}$-p junction diodes are formed by using the amorphous silicon (of combination of amorphous and polysiliocn) instead of polysilicon and their characteristics are compared with those of the standard sample. The As$^{+}$ dose for the formation of good junction is about 1~2${\times}10^{16}cm^{2}$ at given RTA conditions (1100.deg. C, 10sec).

• 전자공학회논문지A
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• 제31A권8호
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• pp.46-52
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• 1994

DC and AC current crowding effects for microwave and high speed bipolar transistors are investigated in detail using a new and accurate measurement technique based on Z-parameter equationa. Using the new measurement technique dc and ac current crowding effects have been explained clearly in bipolar junction transistors. To model ac crowding effects a capacitive element defined as base capacitance (C$_b$), called ac crowding capacitance is added to base resistance in parallel thereby treating the base resistance(R$_b$) as base impedance Z$_b$. It is shown that base resistance decreases with increasing collector current due to dc current crowding and approaches to a certain limited value at high collector current due to current crowding and approaches to a certain limited value at high collector currents regardless of the emitter size. It is also observed that due to ac current crowding base capacitance increases with increasing collector current. To quantigy the ac crowding effects for SPICE circuit simulation the base capacitance(C$_b$) including the base depletion and diffusion components has been modeled with an analytical expression form.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2006년도 추계학술발표회 초록집
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• pp.4-5
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• 2006

This paper represents modeling and optimization techniques for solar cell process on single-crystalline float zone (FZ) wafers with high efficiency; There were the four significant processes : i)emitter formation by diffusion, anti-reflection-coating (ARC) with silicon nitride using plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD); iii)screen-printing for front and back metallization; and iv)contact formation by firing. In order to increase the performance of solar cells, the contact formation process is modeled and optimized. This paper utilizes the design of experiments (DOE) in contact formation to reduce process time, fabrication costs. The experiments were designed by using central composite design which is composed of $2^4$ factorial design augmented by 8 axial points with three center points. After contact formation process, the efficiency of the solar cell is modeled using neural networks. This model is used to analyse the characteristics of the process, and to optimize the process condition using genetic algorithms (GA). Finally, find optimal recipe for solar cell efficiency.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제10권11호
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• pp.2075-2082
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• 2006

이 논문은 p-type single-crystalline float zone (FZ) 웨이퍼를 이용한 고효율 태양전지 제조 공정상의 공정 모델링과 최적화 기술에 대하여 서술하였다. 태양전지 제조 공정 중 중요한 4가지의 공정 1) Emitter formation; 2) Anti-Reflection-Coating (ARC): 3) Screen-printing; 4) Contact formation 중에서 제조비용을 줄여주며, 성능을 증대 시키는데 중요한 contact formation 공정을 모델링을 하고, 최적화 하였다. 본 논문에서는 공정에 소요되는 시간과 비용을 줄이기 위해 실험 계획법 (design of experiments: DOE) 중 중심 합성계획 (central composite design)을 이용하여 24개의 요인 (factorial), 8개의 축점 (axial points), 3개의 중심점 (center points)과 실험의 범위를 증가시키기 위한 6개의 임의점(random points)으로 실험계획을 수립하였다. 접촉형성(contact formation) 공정 이후에는 실험 결과를 사용하여 신경망 (neural network)으로 모델링을 하였다. 수립된 신경망 모델을 바탕으로 유전자 알고리즘 (genetic algorithm)을 이용하여 다양한 조합의 공정 파라미 터를 합성하는 방법으로 최적화를 수행하여 고효율의 태양전지를 구현할 수 있는 최적의 공정 조건을 수립하였다.

• 한국태양에너지학회:학술대회논문집
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• 한국태양에너지학회 2011년도 춘계학술발표대회 논문집
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• pp.105-110
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• 2011

The doping procedure in crystalline silicon solar cell fabrication usually contains oxygen injection during drive-in process and removal of phosphorous silicate glass(PSG). In this paper, we studied the effect of oxygen injection and PSG on conversion efficiency of solar cell. The mono crystalline silicon wafers with $156{\times}156mm^2$, $200{\mu}m$, $0.5-3.0{\Omega}{\cdot}cm$ and p-type were used. After etching $7{\mu}m$ of the surface to form the pyramidal structure, the P(phosphorous) was injected into silicon wafer using diffusion furnace to make the emitter layer. After then, the silicon nitride was deposited by the PECVD with 80 nm thickness and 2.1 refractive index. The silver and aluminium electrodes for front and back sheet, respectively, were formed by screen-printing method, followed by firing in 400-425-450-550-$880^{\circ}C$ five-zone temperature conditions to make the ohmic contact. Solar cells with four different types were fabricated with/without oxygen injection and PSG removal. Solar cell that injected oxygen during the drive-in process and removed PSG after doping process showed the 17.9 % conversion efficiency which is best in this study. This solar cells showed $35.5mA/cm^2$ of the current density, 632 mV of the open circuit voltage and 79.5 % of the fill factor.

• 에너지공학
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• 제18권3호
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• pp.191-202
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• 2009

2005년 2월 교토의정서가 효력을 발휘하게 됨에 따라 우리나라는 세계 10위의 이산화탄소 배출국으로서 2013년 이후에는 감축의무를 지어야 할 실정이다. 특히 온실가스 배출량의 약 30%가 발전부문에 의한 것이므로 전환부문의 에너지 소비 저감은 매우 중요하다. 이에 정부는 온실가스 감축환경에 대응하기 위하여 "제1차 국가에너지기본계획"을 발표하여 원전설비를 2030년까지 최대 41%까지 확대하고, 신재생에너지보급률 또한 11%로 높이겠다는 목표를 내세웠다. 이에 근거하여 원자력과 신재생에너지발전설비를 확대하였을 경우 온실가스 저감 잠재량과 그 유효성을 LEAP(Long-range Energy Alternative Planing system)을 이용하여 정량적으로 분석하였다. 분석결과 2030년 기준으로 총 $CO_2$ 발생 저감률은 28.8% 였다. 또한 BAU 시나리오 발전량을 토대로 하였을 때 유연탄발전 $0.85\;kgCO_2/kWh$, LNG발전 $0.51\;kgCO_2/kWh$의 단위 발전량당 온실가스 배출량을 보였다. 따라서 기존설비를 대체할 시, 유연탄발전을 대체할 경우에 온실가스 저감 효과가 크다는 결론을 보였다.