• Journal of Sensor Science and Technology
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• v.4 no.4
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• pp.70-74
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• 1995

We have observed anisotropic anodisation process for porous silicon formation. The starting material was (100) silicon $n/n^{+}/n$ wafer structured by $n^{+}$-diffusion on n-type substrate and by subsequent n-epitaxial growth. After the top n-silicon epitaxial layer was etched to open the porous silicon layer(PSL) anodisation window, anodisation takes place only to $n^{+}$-buried layer. The process of porous silicon formation on (100) sample was anisotropic, which was evident from that the shapes of the reacted porous silicon layer was all squarelike regardless of the shapes of reaction windows. The experimental results show that the PSL anodisation process does not depend on chemical reaction but does on electrical conduction property, which is hole mobility depending on the crystal direction.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2018.06a
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• pp.81-81
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• 2018

Bi-Te계 열전소자는 상온에서의 열전 효율이 우수하기 때문에 항공, 컴퓨터 등의 열전발전 또는 열전냉각 모듈에 널리 사용된다. 이 열전소자를 활용한 열전모듈은 다수의 n형 및 p형 열전소자가 세라믹 위에 형성된 Cu 전극에 전기적으로 직렬이 되도록 서로 솔더링 접합이 되어 있는 구조를 가지고 있다. 이처럼 직렬 연결된 방식에서는 높은 접합강도를 필요로 한다. 열전모듈 제작 시 Bi-Te 계 소자를 바로 Cu 기판에 접합시키면 솔더에 들어있는 Sn과 기판의 Cu가 접합하는 과정에서 소재 내로 확산하여 접합강도를 저하시킨다. 이러한 열전모듈의 접합강도 저하를 막기 위해 무전해 Ni-W-P 도금층을 확산 방지층으로 적용하였다. 본 연구에서는 Ni-W-P 도금이 Bi-Te 계 열전 모듈의 접합강도에 미치는 영향을 조사하였다. 본 연구에서는 Bi-Te계 열전소자에 양호한 밀착성을 가지는 Ni-W-P 도금층을 형성시키기 위해서 알루미나 분말을 이용한 sand-blasting 방법을 사용하여 Bi-Te 소재 표면에 분사하는 방법으로 표면을 거칠게 하였다. 그 후 무전해 Ni-W-P 도금을 $85^{\circ}C$에서 20분간 실시하여 약 4um의 Ni-W-P 도금층을 형성시켰다. 열전 모듈은 Sn-Ag-Cu 솔더를 사용하여 제작하였으며 접합강도는 Bonding tester를 사용하여 측정하였다. 제작한 열전 모듈의 단면 및 파단면 관찰을 통하여 접합강도가 변하는 요인을 조사하였다. 제작한 열전 모듈의 단면을 FE-EPMA로 관찰한 결과 Ni-W-P 도금층이 Bi-Te 소자와 Sn과 Cu사이의 확산을 방지하는 확산방지층 역할을 하는 것을 관찰할 수 있었다. 또한 열처리 전 열전모듈과 200도, 150시간 열처리 후 접합강도를 각각 측정해 본 결과, 열처리 후의 접합강도가 상승하는 것을 확인 할 수 있었다. 따라서 Bi-Te계 열전모듈 제작에 무전해 Ni-W-P 도금층을 형성시키므로 인해 확산방지층의 생성과 접합강도의 상승에 도움을 주었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2000.02a
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• pp.79-79
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• 2000

탄화규소는 그 전기적, 열적 기계적 안정성 때문에 새로운 반도체 재료로서 주목받고 있는 물질이다. 탄화규소를 이용하여 전자소자를 제조하기 위해서는 ohmic 접촉과 Schottky 접촉을 형성하는 전극물질의 개발이 선행되어야 하며, 고온, 고주파, 고출력용 반도체 소자를 제조하기 위해서는 전극의 고온 안정성 확보가 필수적이다. 따라서 탄화규소 소자의 응용범위는 전극에 의해서 제한된다고 할 수 있다. 일반적으로 전극을 증착한 후 원하는 접촉 특성을 얻기 위해서는 열처리 과정을 거쳐야 하며 접촉의 특성이 열처리에 의해 영향을 받는 것으로 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는 열처리가 금속/탄화규소 접촉의 특성에 미치는 영향을 알아보고자 하였으며, 이를 바탕으로 우수한 Schottky 다이오드의 제작 가능성을 타진해보고자 하였다. 유기실리콘 화합물 원료인 TEMSM(bis-trimethysilylmethane)을 사용하여 실리콘 기판위에 단결정 $eta$-Sic 박막을 증착하였다. 기판의 영향을 줄이기 위하여 $\beta$-Sic 박막의 두께가 $1.5mu extrm{m}$ 이상인 시편을 사용하였다. 전극으로는 Pt를 사용하였으며, 전극 증착은 DC magnetron sputter를 이용하였다. 전기적인 특성을 분석하기 위하여 전류-전압, 커패시턴스-전압 특성을 분석하였고, XRD와 AES를 이용하여 계면에서의 반응을 알아보았다. Hall 측정 결과 모든 $\beta$-Sic 박막은 약 2$\times$1018cm-3 정도의 도핑 농도를 갖는 n형 탄화규소임을 확인하였다. Pt/$\beta$-Sic 접촉은 열처리 전에는 ohmic 접촉 특성을 보였으나 열처리 후에는 Schottky 접촉의 특성을 나타냈다. 전기적 특성 분석을 통하여 열처리 온도가 증가할수록 에너지 장벽의 높이가 증가하는 것을 알 수 있었다. 이상적인 Pt/$\beta$-Sic 접촉의 특성을 보이는 것은 전극 증착시 sputtering에 의하여 계면에 발생한 결함이 도너의 역할을 하여 에너지 장벽의 두께를 감소시켜 tunneling을 촉진하기 때문인 것으로 판단된다. 열처리 후 접촉 특성이 변화하는 것은 이러한 결함들의 소멸 때문으로 생각된다. AES 분석을 통하여 열처리시 Pt가 $\beta$-Sic 내부로 확산하는 것을 알 수 있었으며, 이 때 Pt가 $\beta$-Sic 와 반응하여 계면에 실리사이드가 형성됨으로써 Pt/$\beta$-Sic 계면이 보다 안정한 탄화규소 박막 내부로 이동하게 되고 계면의 결함 농도가 줄어드는 것이 접촉 특성 변화의 원인이라 할 수 있다. 열처리 온도가 증가함에 따라 계면이 점점 $\beta$-Sic 내부로 이동하여 결함농도가 낮아지기 때문에 tunneling 효과가 감소하여 에너지 장벽이 높아지게 된다. Pt를 ohmic 접촉과 Schottky 접촉 전극물질로 이용하여 제작한 Schottky 다이오드는 ohmic 접촉 형성시 Schottky 접촉에 발생하는 wputtering 손상에 의하여 좋은 정류특성을 얻지 못하였다. 따라서 chmic 접촉 전에 Schottky 접촉의 passivation이 필요한 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.326-326
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• 2012

ZnO와 GaN는 비슷한 특성을 가지고 있다. 즉, 상온에서 ZnO의 밴드갭은 3.36 eV이며 GaN은 3.39 eV이고, 두 물질 모두 Wurzite 구조이며, 격자상수 또한 비슷하다. 밴드갭 에너지가 매우 큰 GaN와 ZnO는 청색 또는 자외선 영역의 발광 또는 수광 소자의 응용성을 가지고 있다. 특히, ZnO는 exciton binding energy가 상온에서 60 meV로 매우 큰 편이기 때문에 상온에서 발광소자로서 안정성을 보장할 수 있어서 발광소자나 광측정 장치 등에 응용이 기대되고 있다. 이러한 장점에도 불구하고 n-ZnO/p-GaN 이종접합 구조에 대한 연구가 아직까지 미미한 상태이다. 본 연구에서는 UHV 스퍼터링 장치로 상온에서 형성한 n-ZnO/p-GaN 이종접합 다이오드 구조에 대한 전기적 및 광학적 물성을 분석하였다. 먼저 p형 GaN 기판 위에 ZnO 박막을 증착한 후에, ZnO 박막의 결정성을 개선시키기 위해 rapid thermal annealing 시스템을 이용하여400, 500, $600^{\circ}C$에서 각각 1분 동안 후 열처리를 실시하였다. 이때 $600^{\circ}C$에서 후 열처리한 ZnO박막은 $5{\times}10^{16}cm^{-3}$인 n형으로 나타났다. n-ZnO/p-GaN 이종접합 다이오드구조에 대한 I-V 및 photoluminescence 측정 등을 통해 전기적 및 광학적 특성을 분석하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.422-422
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• 2012

투명전극 산화막은 태양전지, 평판 디스플레이 등의 투명전극과 같은 광전자 소자에 사용되고 있다. 투명 전도성 산화막으로서 ITO (Indium tin oxide)는 높은 투과도, 낮은 비저항, 높은 일함수 등의 장점을 가지고 있어서 그동안 널리 사용되어 왔다. 그러나 In의 희소성으로 인한 고가격 문제 때문에 이를 대체하기 위해 불순물을 도핑한 ZnO (Zinc oxide)에 관한 연구가 활발히 진행되어 왔다. ZnO의 전기전도도를 높이기 위해 일반적으로 Al, Ga, B와 같은 3족 원소가 ZnO의 n형 도펀트로 널리 사용된다. 그 중에서 Al은 반응성이 커서 박막 증착 중에 산화되기 쉬운 반면 낮은 생산단가, 우수한 전기적 및 광학적 특성을 보이기 때문에 투명 전극으로서 Al-doped ZnO (AZO)가 많이 이용되고 있다. 본 연구에서는 rf 마그네트론 스퍼터링 공정을 이용하여 glass 기판 위에 Al-doped ZnO (AZO) 투명 전도막을 증착하였고, 수명 및 신뢰성에 영향에 미치는 주요 인자로서 온도, 온도 사이클 및 습도에 따른 AZO 박막의 열화 특성에 대한 연구를 진행하였다. 또한, 온도 사이클, 고온 및 고온고습 환경에 장시간 노출된 AZO 박막들의 성능 저하 원인들을 미세구조 관찰, 전기적 및 광학적 특성 변화들을 연계하여 규명하고자 하였다.

• Journal of the Korean Institute of Telematics and Electronics
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• v.10 no.3
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• pp.1-9
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• 1973

Gallium phosphide light emitting diode (LED) has been fabricated first time for pilot lamp and numeric display purposes. Bright red light is obtained in forward bias at very low current of one to five mA. A typical p-n junction is formed by liquid phase epitaxial growth on a n-type gallium physphide substrate. The crystal growth is achieved at about 1300$^{\circ}$K after the equilibrium of the gallium solution followed by tipping operation. The ohmic contact is made by wire bonding by thermal compression technique. The entire process is well fit for laboratory scale to fabricate a few hundred diodes for mainly demonstration purpose. For mass production, a large sum of the capital investment is required. The great merit of gallium phosphide LED is at low current operation, and green light emission is also obtainable by nitrogen doping.

• Journal of the Korean Institute of Telematics and Electronics
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• v.20 no.5
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• pp.50-55
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• 1983

A comprehensive study of the electrical properties of low-dose Si implants in Cr-doped GaAs substrates has been made using the Hall-effect/sheet-resistivity measurement technique for various ion doses and annealing temperatures. The samples were implanted at room temperature and annealed with silicon nitride encapsulants in a hydrogen atmosphere for 15 minutes. H-type layers were produced at all dose levels investigated, and the optimum annealing temperature was 850$^{\circ}C$ for all doses. The highest electrical activation efficiency was 89% for Cr-doped GaAs substrates. Depth profiles of carrier concentrations and mo-bilities are highly dependent upon ion dose and annealing temperature. Significant im-plantation damage still remains after an 800$^{\circ}C$ anneal, and a 900$^{\circ}C$ anneal produces signi-ficant outdiffusion as well as indiffusion of the implanted Si ions.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2010.05a
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• pp.32.2-32.2
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• 2010

본 연구에서는 고출력, 고휘도를 위해서 개발되고 있는 수직형 LED소자의 광출력향상을 위한 나노 패터닝 공정을 진행하였다. 수직형 LED는 기존 측면형 LED에 비해서 열방출 특성이 우수하고 대면적 칩으로 제작이 가능하기 때문에 높은 광출력이 필요한 조명 분야로의 적용이 가능하다. 하지만 수직형 LED 역시 기존 측면형 LED와 마찬가지로 질화갈륨 및 외부 공기와의 계면에서 전반사가 심하기 때문에 광추출효율이 낮은 문제점이 있으며 이를 해결하는 것이 큰 이슈가 되고 있다. 이를 해결하기 위해서 광결정 패턴을 LED 소자에 형성하여 광추출효율을 향상시키려는 연구가 활발히 진행되고 있으나 아직까지 수직형 LED 웨이퍼 전면적에 균일한 패턴을 형성할 수 있는 기술 개발이 미진한 상황이다. 본 연구에서는 유연 고분자 몰드를 이용한 대면적 나노 임프린팅 및 나노 프린팅 기술을 통해서 2 inch 수직형 LED 웨이퍼 전면적에 균일한 패턴을 전사하는 공정을 진행하였다. 구체적으로는 나노임프린트 및 건식식각 공정을 통해서 수직형 LED의 n형 질화갈륨 층에 높은 가로세로비의 광결정 패턴을 형성하였으며 이를 통해서 약 40% 정도의 광출력이 향상되었다. 또한 고 굴절률의 산화아연 나노 패턴 형성공정을 대면적 LED 기판에 시도하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.112-112
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• 2011

유기박막 트랜지스터(Organic Thin Film Transistor: OTFT)는 낮은 공정비용과 기존의 고체 실리콘 트랜지스터로서 실혐 할 수 없는 플렉시블 디스플레이, 스마트카드, 태양전지 등의 매우 넓은 활용범위로 각광받고 있는 연구 분야 중 하나이다. 본 연구에서는 열 증발 증착장비(Thermal Evaporator)를 이용하여 펜타센을 활성층으로 사용한 유기박막 트랜지스터를 제작하였다. Heavily doped된 N형 실리콘 기판을 메탄올, 에탄올, 불산 처리를 하여 세척을 한 후 PECVD를 이용하여 SiO2를 200 nm 증착하였다. 그 후 열 증발 증착 장비를 사용하여 펜타센을 활성층으로 사용하였고, 분말 형태의 펜타센의 질량을 15~60 mg으로 조절하여 활성층의 두께를 조절하였다. 펜타센 증착 후 100도에서 열처리를 하고, 그 후 Shadow Mask를 이용하여 전극을 150nm 증착하였다. 이때 전극은 Au, Al, Ni 세가지 종류를 사용하였다. 펜타센의 질량을 조절하여 증착한 활성층의 두께는 60 mg일 때 약 60 nm, 45 mg일 때 약 45 nm로 1:1의 비율로 올라가는 것을 확인 할 수 있었고, 펜타센의 두께가 30 nm일 때 특성이 가장 잘 나오는 것을 볼 수 있었다. 펜타센의 두께가 두꺼울수록 게이트에서 인가되는 전압의 필드가 제대로 걸리지 않아 특성이 나쁘게 나온 것으로 보인다. 또한 활성층을 30 nm로 고정하고 전극의 종류를 바꿔가며 전기적 특성(캐리어 이동도, 문턱전압, 전달특성 등)을 측정 했을 때 전극으로 Al보다는 Au와 Ni를 사용했을 때 전기적 특성이 더 우수하게 나오는 것을 볼 수 있었다. 메탈과 펜타센과의 일함수 차이에 따른 결과로 보여진다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.95-95
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• 2011

비정질 산화물 반도체(Amorphous oxide semiconductors: AOSs)는 대면적화에도 불구하고 높은 이동도를 가지고, 상온에서도 제작할 수 있고, 투명 플렉시블 디스플레이 소자에 사용할 수 있기 때문에 최근 들어 각광받고 있는 연구 분야이다. 본 연구에서는 스퍼터링을 이용하여 활성층을 Amorphous indium gallium zinc oxide(a-IGZO)로 증착할 시에 스퍼터의 파워와 챔버내의 Ar/O2 비율을 다르게 했을 때 소자에 미치는 영향을 MIS구조를 이용하여 분석했다. 또한 같은 조건의 a-IGZO 활성층을 사용한 박막트랜지스터(TFT) 소자의 절연막의 종류를 바꿔가며 제작했을때의 소자의 특성 변화에 대해서도 분석하였다. 먼저 60 nm 두께의 a-IGZO층을 Heavily doped된 N형 실리콘 기판위에 스퍼터링 파워와 가스 분압비를 달리하여 증착하였다. 그 후 30 nm두께의 SiO2, Al2O3, SiNx 절연막을 증착하고, 마지막으로 열 증발 증착장비(Thermal Evaporator)를 이용하여 Al 전극을 150nm 증착하였다. 소자의 전기적 특성 분석은 HP4145와 Boonton 720을 사용하여 I-V와 C-V를 측정하였다. 위의 실험으로부터 스퍼터에서의 증착 rf파워가 증가할수록 a-IGZO 박막 트랜지스터에서의 캐리어 이동도가 감소하는 것을 볼 수 있었고, 챔버내의 가스분압비와 소자의 절연막의 종류가 변하면 a-IGZO 박막 트랜지스터의 전기적 특성이 변하는 것을 볼 수 있었다. 이러한 캐리어 이동도의 감소와 전기적 특성의 변화의 이유는 a-IGZO 활성층의 bulk trap과 절연막, 활성층 사이의 interface trap에 의한 것으로 보여진다.