플립칩 공정시 반응생성물이 계면반응 및 접합특성에 미치는 영향

하준석,정재필,오태성,Ha, Jun-Seok,Jung, Jae-Pil,Oh, Tae-Sung 한국마이크로전자및패키징학회 2012 마이크로전자 및 패키징학회지 Vol.19 No.2

플립칩 접합시 발생하는 계면반응 거동과 접합특성을 계면에 생성되는 금속간화합물의 관점에서 접근하였다. 이를 위하여 Al/Cu와 Al/Ni의 under bump metallization(UBM) 층과 Sn-Cu계 솔더(Sn-3Cu, Sn-0.7Cu)와의 반응에 의한 금속간화합물의 형성거동 및 계면접합성을 분석하였다. Al/Cu UBM 상에서 Sn-0.7Cu 솔더를 리플로우한 경우에는 솔더/UBM 계면에서 금속간화합물이 형성되지 않았으며, Sn-3Cu를 리플로우한 경우에는 계면에서 생성된 $Cu_6Sn_5$ 금속간화합물이 spalling 되어 접합면이 분리되었다. 반면에 Al/Ni UBM 상에서 Sn-Cu계 솔더를 리플로우한 경우에는 0.7 wt% 및 3 wt%의 Cu 함량에 관계없이 $(Cu,Ni)_6Sn_5$ 금속간화합물이 계면에 형성되어 있었으며, 계면접합이 안정적으로 유지되었다. We studied interfacial reaction and bonding characteristics of a flip chip bonding with the viewpoint of formation behavior of intermetallic compounds. For this purpose, Sn-0.7Cu and Sn-3Cu solders were reflowed on the Al/Cu and Al/Ni UBMs. When Sn-0.7Cu was reflowed on the Al/Cu UBM, no intermetallic compounds were formed at the solder/UBM interface. The $Cu_6Sn_5$ intermetallic compounds formed by reflowing Sn-3Cu solder on the Al/Cu UBM were spalled from the interface, resulting in delamination of the solder/UBM interface. On the other hand, the $(Cu,Ni)_6Sn_5$ intermetallic compounds were formed by reflowing of Sn-0.7Cu and Sn-3Cu on the Al/Ni UBM and the interfacial bonding between the Sn-Cu solders and the Al/Ni UBM was kept stable.

HF 크리닝 처리한 코발트실리사이드 버퍼층 위에 PA-MBE로 성장시킨 GaN의 에피택시

하준석(Ha, Jun-Seok),장지호(Chang, Ji-Ho),송오성(Song Ohsung) 한국산학기술학회 2010 한국산학기술학회논문지 Vol.11 No.2

실리콘 기판에 GaN 에피성장을 확인하기 위해, P형 Si(100) 기판 전면에 버퍼층으로 10 ㎚ 두께의 코발트실 리사이드를 형성시켰다. 형성된 코발트실리사이드 층을 HF로 크리닝하고, PA-MBE (plasma assisted-molecular beam epitaxy)를 써서 저온에서 500 ㎚의 GaN를 성막하였다. 완성된 GaN은 광학현미경, 주사탐침현미경, TEM, HR-XRD를 활용하여 특성을 확인하였다. HF 크리닝을 하지 않은 경우에는 GaN 에피택시 성장이 진행되지 않았다. HF 크리닝을 실시한 경우에는 실리사이드 표면의 국부적인 에칭에 의해 GaN성장이 유리하여 모두 GaN 4 ㎛ 정도의 두께를 가진 에피택시 성장이 진행되었다. XRD로 GaN의 <0002> 방향의 결정성 (crsytallinity)을 ω-scan으로 판단한 결과 Si(100) 기판의 경우 2.7도를 보여 기존의 사파이어 기판 정도로 우수할 가능성이 있었다. 나노급 코발트실리사이드를 버퍼로 채용하여 GaN의 에피성장이 가능할 수 있었다. We fabricated 10 ㎚-thick cobalt silicide(CoSi2) as a buffer layer on a p-type Si(100) substrate to investigate the possibility of GaN epitaxial growth on CoSi2/Si(100) substrates. We deposited 500 ㎚-GaN on the cobalt silicide buffer layer at low temperature with a PA-MBE (plasma assisted-molecular beam epitaxy) after the CoSi2/Si substrates were cleaned by HF solution. An optical microscopy, AFM, TEM, and HR-XRD (high resolution X-ray diffractometer) were employed to determine the GaN epitaxy. For the GaN samples without HF cleaning, they showed no GaN epitaxial growth. For the GaN samples with HF cleaning, they showed 4㎛-thick GaN epitaxial growth due to surface etching of the silicide layers. Through XRD ω-scan of GaN <0002> direction, we confirmed the cyrstallinity of GaN epitaxy is 2.7° which is comparable with that of sapphire substrate. Our result implied that CoSi2/Si(100) substrate would be a good buffer and substrate for GaN epitaxial growth.

그래핀-니켈 코어쉘을 적용한 광전기화학적 수소생산량 개선에 대한 연구

하준석(Jun Seok Ha),노호균,성채원,류혜수,배효정,차안나 한국고분자학회 2022 한국고분자학회 학술대회 연구논문 초록집 Vol.47 No.2

PLD 기법으로 성장된 n형 TiO₂에서 Nb 도너의 활성화 에너지

배효정,하준석,박승환,Bae, Hyojung,Ha, Jun-Seok,Park, Seung Hwan 한국마이크로전자및패키징학회 2014 마이크로전자 및 패키징학회지 Vol.21 No.4

본 연구에서는 $TiO_2$에 나이오븀 (Nb) 도펀트가 주입되었을 때의 활성화 에너지를 홀 효과 측정 시스템과 온도에 따른 photoluminescence (PL) 실험을 통하여 살펴보았다. Nb 이 도핑 된 n형 아나타제 $TiO_2$ 박막은 pulsed laser deposition (PLD) 기법으로 $SrTiO_3$기판에 성장되었다. 측정 결과, Nb 도너의 활성화 에너지 값은 홀 효과 측정에서는 14.52 meV, PL 측정에서는 6.72 meV로 다소 차이를 보였다. 이 결과는 기존의 어셉터 물질의 활성화 에너지들과는 차이를 나타내고 있으며, 향후 본 연구와 같은 shallow 도너 준위의 활성화 에너지 연구에 대한 더 많은 연구가 필요할 것으로 판단된다. In this paper, we will investigate the activation energies of Nb for $TiO_2$ using Hall effect measurement and photoluminescence (PL) system. Nb-doped $TiO_2$ thin film was grown on $SrTiO_3$ substrate by pulsed laser deposition (PLD) technique. After measurements, activation energies of niobium donor were 14.52 meV in Hall effect measurement, and 6.72 meV in PL measurement, respectively. These results showed different tendencies which are measured from the samples with acceptor materials. Therefore, it is thought that more research on activation energies for dopants of shallow donor level is expected.

저온수열합성방법에 의해 성장한 ZnO 나노로드의 전구체 몰농도 변화에 따른 특성 연구

문대화,하준석,Mun, D.H.,Ha, J.S. 한국마이크로전자및패키징학회 2013 마이크로전자 및 패키징학회지 Vol.20 No.1

In this research, we investigated the effect of mole concentration of precursor on morphological, structural and optical properties of ZnO nanorods. ZnO nanorods were hydrothermally grown on c-plane sapphire substrates in aqueous solution which contains zinc nitrate hexahydrate and hexamethylenetetramine at 90oC in the precursor range of 0.01 M to 0.025 M. With the increase of mole concentration, length and diameter of ZnO nanorods increased. In all the conditions, the growth direction of rods was longitudinally c-axis direction. From the strong emission peak at 380 nm of PL spectra at room temperature, we could confirm that the crystal quality of ZnO nanorods is good to emit radiative recombination spectra. 전구체의 농도가 ZnO 나노로드의 성장에 미치는 영향에 대하여 알아보았다. ZnO 나노로드는 수열합성법에 의하여 c-plane 사파이어 상에서 성장되었으며, 전구체 농도가 0.01M에서 0.025M로 증가할 때의 형태적, 구조적, 광학적 성질의 변화에 대하여 주사전자현미경, X-선 회절분석기, 그리고 Photoluminescence(PL) 분석을 통하여 알아보았다. 전구체의 몰 분율이 증가함에 따라서 나노로드의 두께와 길이가 모두 증가하는 경향을 보였으며, 성장 방향은 모두 c-axis 방향임을 알 수 있었다. PL 측정에서의 380 nm파장의 강한 emission으로부터, 수열합성법에 의하여 성장된 ZnO 나노로드는 결함의 영향이 적고 양호하게 성장되어 있음을 확인할 수 있었다.

N-GaN 접촉 전극의 크기 및 배열 변화에 따른 패드리스 수직형 발광다이오드의 구동전압의 변화에 관한 연구

노호균,하준석,Rho, Hokyun,Ha, Jun-Seok 한국마이크로전자및패키징학회 2014 마이크로전자 및 패키징학회지 Vol.21 No.1

LED (Light Emitting Diode) 시장의 발전이 빠르게 이루어지고 있음에 따라 점차 고효율 LED의 필요성이 증가하고 있다. 이에 우리는 Hole Type의 Padless 신 구조 수직형 LED에서, 접촉 전극의 크기와 그 배치가 Chip의 가동 전압에 어떠한 영향을 미치는지 알아보았다. 이를 위하여 LED simulation을 통한 계산과 실제 Chip 제작을 통한 전기적 특성 평가를 하였다. 그 결과, Simulation 을 통하여 n전극의 크기가 커질수록 구동전압이 낮아짐을 확인하였고, N 전극의 형태가 확산됨에 따라서도 구동전압이 낮아짐을 확인하였다. 이러한 추세는 실제 제작한 LED Chip의 측정 결과와 비슷한 경향을 나타내었다. For the application of light-emitting diodes (LEDs) for general illumination, the development of high power LEDs chips became more essential. For these reasons, recently, modified vertical LEDs have been developed to meet various requirements such as better heat dissipation, higher light extraction and less cost of production. In this research, we investigate the effect of Size and Array of N-GaN contact on operation voltage with new structured padless vertical LED. We changed the size and array of N-electrodes and investigated how they affect the operation voltage of LEDs. We simulated the current crowding and expected operation voltage for different N-contact structures with commercial LED simulator. Also, we fabricated the padless vertical LED chips and measured the electrical property. From the simulation, we could know that the larger size and denser array of n-electrodes could make operation voltage decrease. These results are well in accordance with those measured values of real padless vertical LED chips.

저온 수열 합성법에 의해 (1-102) 사파이어 기판상에 성장된 무분극 ZnO Layer 에 관한 연구

장주일,오태성,하준석,Jang, Jooil,Oh, Tae-Seong,Ha, Jun-Seok 한국마이크로전자및패키징학회 2014 마이크로전자 및 패키징학회지 Vol.21 No.4

본 연구에서는 낮은 비용과 간단한 공정의 장점을 가지고 있는 저온수열합성법을 이용하여 r-plane (1-102) sapphire 기판 위에 non-polar a-plane ZnO 박막을 성장하였다. 일반적으로 nanorod 형태의 ZnO를 성장시키는 특성을 보이는 Hexamethylenetetramine (HMT)와 2D layer 형태의 ZnO를 성장특성을 보이는 것으로 알려진 sodium citrate, 두 가지 전구체를 동시에 첨가하여 성장 하였을 때 몰 농도의 변화에 따른 ZnO 성장 특성을 비교해 보았다. ZnO 구조체의 형태와 특성 변화에 대하여 field emission scanning electron microscope (FE-SEM), high resolution X-ray diffraction(HRXRD)을 이용하여 분석을 진행하였다. 결과적으로, 두 가지의 용액의 특정 몰 농도일 때 r-plane (1-102) sapphire 기판 위에서 non polar a-plane (11-20) ZnO 구조체가 성장 될 수 있음을 확인 하였다. 이는 첨가제 조건에 의하여 c축 성장을 억제시키고, 측면 성장을 촉진시키는 반응에 의한 것으로 생각된다. In this study, we grew non-polar ZnO nanostructure on (1-102) R-plane sapphire substrates. As for growth method of ZnO, we used hydrothermal synthesis which is known to have the advantages of low cost and easy process. For growth of non-polar, the deposited AZO seed buffer layer with of 80 nm on R-plane sapphire by radio frequency magnetron sputter was annealed by RTA(rapid thermal annealing) in the argon atmosphere. After that, we grew ZnO nanostructure on AZO seed layer by the added hexamethylenetramine (HMT) solution and sodium citrate at $90^{\circ}C$. With two types of additives into solution, we investigated the structures and shapes of ZnO nanorods. Also, we investigate the possibility of formation of 2D non-polar ZnO layer by changing the ratio of two additives. As a result, we could get the non-polar A-plane ZnO layer with well optimized additives' concentrations.

GaN 기반 광전극을 이용한 광전기화학적 물분해 수소 생산

허지원,배효정,하준석,Heo, Jiwon,Bae, Hyojung,Ha, Jun-Seok 한국마이크로전자및패키징학회 2021 마이크로전자 및 패키징학회지 Vol.28 No.1

GaN은 III-V족 화합물 반도체로 밴드갭을 조절하는 것이 가능하고 화학적으로 안정하기 때문에 다른 물질에 비해 산성, 염기성 용액에서 부식이 적다. 또한 GaN의 밴드갭이 물의 산화·환원 준위를 포함하고 있어 외부전압 없이 물 분해가 가능하다는 장점이 있다. 하지만 GaN 자체만으로는 태양광-수소 변환 효율(solar-to-hydrogen conversion efficiency, STH)이 낮아 이를 개선하기 위해 최근 활발한 연구가 이루어지고 있다. 본 총설에서는 GaN을 PEC 물분해의 광전극으로 사용하기 위한 방법들과 연구에 대해 정리하였다. GaN has shown good potential owing to its better chemical stability than other materials and tunable bandgap with materials such as InN and AlN. Tunable bandgap allows GaN to make the maximum utilization of the solar spectrum, thus improves the solar-to-hydrogen (STH) efficiency. In addition, GaN band gap contains the oxidation and reduction level of water, so it can split water without external voltage. However, STH efficiency using GaN itself is low and has been actively studied recently to improve it. In this thesis, we have summarized the studies related to the use of GaN as a photoelectrode for photoelectrochemical water splitting.

N-GaN 접촉 전극의 크기 및 배열 변화에 따른 패드리스 수직형 발광다이오드의 구동전압의 변화에 관한 연구

노호균(Hokyun Rho),하준석(Jun-Seok Ha) 한국마이크로전자및패키징학회 2015 마이크로전자 및 패키징학회지 Vol.21 No.1

LED (Light Emitting Diode) 시장의 발전이 빠르게 이루어지고 있음에 따라 점차 고효율 LED의 필요성이 증가하고 있다. 이에 우리는 Hole Type의 Padless 신 구조 수직형 LED에서, 접촉 전극의 크기와 그 배치가 Chip의 가동 전압에 어떠한 영향을 미치는지 알아보았다. 이를 위하여 LED simulation을 통한 계산과 실제 Chip 제작을 통한 전기적 특성 평가를 하였다. 그 결과, Simulation 을 통하여 n전극의 크기가 커질수록 구동전압이 낮아짐을 확인하였고, N 전극의 형태가 확산됨에 따라서도 구동전압이 낮아짐을 확인하였다. 이러한 추세는 실제 제작한 LED Chip의 측정 결과와 비슷한 경향을 나타내었다. For the application of light-emitting diodes (LEDs) for general illumination, the development of high power LEDs chips became more essential. For these reasons, recently, modified vertical LEDs have been developed to meet various requirements such as better heat dissipation, higher light extraction and less cost of production. In this research, we investigate the effect of Size and Array of N-GaN contact on operation voltage with new structured padless vertical LED. We changed the size and array of N-electrodes and investigated how they affect the operation voltage of LEDs. We simulated the current crowding and expected operation voltage for different N-contact structures with commercial LED simulator. Also, we fabricated the padless vertical LED chips and measured the electrical property. From the simulation, we could know that the larger size and denser array of n-electrodes could make operation voltage decrease. These results are well in accordance with those measured values of real padless vertical LED chips.

Ag의 두께에 따른 V₂O₅/Ag/ITO 구조의 다층 박막의 광학적, 전기적 특성

고영희,박광훈,고항주,하준석,Ko, Younghee,Park, Gwanghoon,Ko, Hang-Ju,Ha, Jun-Seok 한국마이크로전자및패키징학회 2014 마이크로전자 및 패키징학회지 Vol.21 No.1

최근 유기태양전지의 효율향상을 위하여 고분자의 PEDOT:PSS 양극(Anode) 버퍼층이 널리 사용되고 있다. 그러나 고효율 태양전지의 개발과 더불어 새로이 적용되고 있는 역구조 유기 태양전지에는 이 같은 친수성의 PEDOT:PSS 고분자가 소수성의 양극이나 광활성층 상에 균일하게 코팅되는 것이 문제점으로 지적되고 있다. 이러한 문제점을 극복하기 위해서 양극 버퍼층으로 $V_2O_5$와 같은 p-type 금속산화물을 사용한 연구가 많이 보고되고 있다. 본 연구에서는 저항을 낮추고 홀 이동도를 향상 시키기 위해 Ag를 삽입층으로 한 $V_2O_5$/Ag/ITO 구조의 다층 박막을 제작하고 Ag두께에 따른 전기적, 광학적, 구조적 특성의 변화에 대하여 살펴보았다. 가시광 영역에서는 Ag 두께가 증가함에 따라 광 투과율이 감소하는 반면 전기적 특성은 향상되는 것을 볼 수 있었다. 광소자의 투명전극산화물로 적합한 구조인지 평가하기 위해 Figure Of Merit(FOM)의 값을 측정하였고, 그 결과 Ag의 두께가 4 nm에서 가장 좋은 특성을 나타냈다. $V_2O_5$/Ag/ITO 구조의 다층 박막은 가시광 영역에서 Ag의 두께가 4 nm일 때 88%의 광 투과율을 나타내었고 저항 값은 $4{\times}10^{-4}{\Omega}cm$로써 광소자로 적합한 구조임을 확인하였다. Recently, the buffer layers consisting of poly (3,4-ethylenedioxythiophene): poly (styrenesulfonate) (PEDOT-PSS) are extensively used to improve power conversion efficiency (PCE) of organic solar cells. However, PEDOT-PSS is not suitable for mass production of organic solar cells due to its intrinsic acid and hygroscopic properties. Moreover, because of chemical reactions between indium tin oxide (ITO) layer and PEDOT-PSS layer, the interface is not stable. For these reasons, alternative materials such as $V_2O_5$ have been developed to be an effective buffer layer. In this work, we used $V_2O_5$/Ag/ITO multilayer structure for the anode buffer layer. With variation of thickness of Ag layer, we investigated the optical and electrical properties of $V_2O_5$/Ag/ITO multi-layer films. As a result, we found that the electrical properties were improved with increasing Ag thickness while optical transmittance decreases in visible wavelength region. From the calculation of figure of merit (FOM) which is used to evaluate proper structure for transparent of optoelectronic, $V_2O_5$/Ag/ITO multilayer electrode was optimized with 4 nm thick Ag layer in optical (88% in transmittance) and electrical ($4{\times}10^{-4}{\Omega}cm$) properties. This indicates that $V_2O_5$/Ag/ITO multilayer electrode could be a candidate for the anode of optoelectronic devices.