스퍼터링 진공 증착장치를 이용한 투명 도전 박막 개발

허창우 牧園大學校 2000 論文集 - 牧園大學校 Vol.38 No.-

스퍼터링 진공 증착 장치를 이용하여 투명 도전막(ITO:Indium Tin Oxide)을 제작하고 제작된 ITO 박막의 광 및 전기 그리고 물성적 특성을 조사하여 최상의 공정 조건을 확립하였다. ITO는 일반적으로 LCD 나 이미지센서의 투명전극으로 사용된다. 이러한 소자의 투명전극으로 사용되기 위해서는 면저항이 10∼1Kℓ/ㅁ, 광투과도가 85% 이상이 요구된다. 광투과도와 비저항은 스퍼터링 진공증착시 사용되는 O₂ 가스에 반비례한다. 이번 연구에서는 Ar:O₂ 분압비, 전력밀도, 기관온도, 타겟과 기판사이의 거리를 주요 변수로하여 시험하였다. 본 실험에서는 In₂O₃: SnO₂의 조성비가 90:10 wt%, 95:5 wt%의 두 종유의 타겟을 사용하였다. 실험 결과 90:10 wt% 인 타켓의 특성이 우수하였다. 또한 Ar:O₂의 분압비는 100:1의 조건이 적당하였으며, 전력밀도의 경우 1.23W/㎠, 1.85W/㎠, 2.03W/㎠의 3가지 실험중에서 2.03W/㎠의 조건에서 가장 우수한 결과를 구할 수 있었다. 타켓과 기관 사이��거리는 80㎜, 100㎜, 130㎜ 의 3가지 실험에서 80㎜의 간격에서 가장 우수한 특성을 얻을 수 있었다. 이러한 결과를 가지고 구한 본 실험에서 확립한 최상의 공정 조건은 In₂O₃: SnO₂의 조성비 90:10 wt%, Ar:O₂의 분압비는 100:1, 전력밀도의 경우 2.03W/㎠, 타겟과 기판 사이의 거리는 80㎜이다. 이 공정 조건으로 제작한 박막의 경우 광 투과도가 90% 이상, 비저항이 300μℓ㎝ 이하의 특성을 갖게되며 이미지센서, 태양전지, 액정 텔레비전 등 빛의 통과와 전도성 등 두가지 특성에 동시에 만족 될만한 성능을 가질 수 있음을 확인하였다.

E-Beam 증착기를 이용한 전계발광 표시장치

허창우,Hur, Chang-Wu 한국정보통신학회 2008 한국정보통신학회논문지 Vol.12 No.6

ZnS는 전기적 에너지를 받으면 전자와 정공이 무수히 발생하며 이들이 평형상태로 갈 때 보다 높은 준위로 여기되면 빛이 생성될 수 있다. 박막 ELD는 탁월한 시각효과, 고체상태 및 제조의 용이성 등의 장점을 갖고 있으나 발광세기의 향상, 소모전력의 감소, 구동전압의 저하 등 해결되어야 할 문제점이 많이 남아있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 보다 우수한 박막EL의 전계발광(EL)표시장치를 설계 제작하였다. 우수한 재료선택을 위하여 일본의 High purity사의 제품을 선택하였고, 이 제품이 Electron Beam으로 증착 시에 우수한 특성을 나타냈고, 휘도도 상용화된 800fL에 80% 수준으로 제작과정을 개선하여 더욱 우수한 결과를 얻을 수 있고 본 연구는 Yellow의 경우 650fL의 휘도를 얻었고, Green의 경우 350fL의 휘도를 얻었다. Electron Beam 제작용으로 자체 제작된 기판 홀더로 막을 제작한 결과 두께 균일도는 6% 내외 의 결과로 상당히 우수한 특성을 나타내었다. If ZnS receive electric energy, it can generate light. Thin film ELD has merits of excellent sight effect, solid state and easy fabrication but has problems of low emission density, high power loss and high operating voltage. Thin film deposited by electron beam evaporator has good uniformity of 6%. We fabricate excellent thin film ELD for solution of this problems. The thin film ELD made in this study has brightness of 650fL at yellow light and 350fL at green light.

Al₂O₃박막을 barrieer로 한 광다이오드

허창우 牧園大學校 1994 論文集 - 牧園大學校 Vol.25 No.-

박막트랜지스터에 의해 구동되는 이미지센서

허창우,Hur Chang-wu 한국정보통신학회 2006 한국정보통신학회논문지 Vol.10 No.1

본 연구에서는 비정질 실리콘 박막 트랜지스터를 스위칭소자로 포토센서를 구동 하는 방식의 이미지 센서를 구현하고자 한다. 먼저 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 진공 증착장비로 최적의 비정질실리콘 박막을 형성하고, 이 박막을 이용하여 스위칭소자인 박막트랜지스터와 광전변환소자인 광다이오드를 제조한다. 또한 이들을 결합하여 이미지 센서를 형성하고 그 특성 및 동작을 분석하고 최적의 동작특성을 이끌 수 있는 밀착이미지 센서를 제조한다. 제작한 이미지 센서를 측정한 결과 광전변환소자인 photodiode는 암전류의 경우 $\~10^{-l2}A$정도였으며, 광전류 $\~10^{-9}A$정도로서 Iphoto/Idark ${\ge}10^3$ 이상을 이루어 좋은 광전변환 특성을 갖고 있었다. 또한 a-Si:H TFT의 경우 Ioff ${\le}10^{-l2}A$, Ion ${\le}10^{-6}A$ 으로서 Ion/Ioff ${le}10^6$ 이상을 나타냈으며 Vth는 $2\~4$ volts였고, Id는 수 ${\mu}A$ 정도로 photodiode를 스위치하기에 충분한 전류-전압특성을 나타내고 있다. 이미지 센서 전체 동작 특성을 측정하기 위하여 photodiode의 ITO쪽에 -5volts의 역 bias를 가한 상태에서 TFT의 gate에 $70\;{\mu}sec$의 pulse를 가하여 photodiode에서 생성된 광전류 와 암전류를 측정하였다. 이렇게 하여 측정된 전압은 암상태에서 수십 mvolts이고, 광상태에서는 수백 mvolts로 나타나 우수한 이미지센서 특성을 갖고 있음을 확인하였다. In this paper, the image sensor using the a-Si:H TFT is proposed. The optimum amorphous silicon thin film is deposited using plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD). TFT and photodiode both with the thin film are fabricated and form image sensor. The photodiode shows that Idark is $10^{-12}A$, Iphoto is $10^{-9}A$ and Iphoto/Idark is $10^3$, respectively. In the case of a-Si:H TFT, it indicates that Ion/Ioff is $10^6$, the drain current is a few ${\mu}A$ and Vth is $2\~4$ volts. For the analysis on the fabricated image sensor, the reverse bias of -5 voltage in ITO of photodiode and $70{\mu}sec$ pulse in the gate of TFT are applied. The image sensor with good property was conformed through the measured photo/dark current.

Ammonium Tartrate를 전해질로 사용한 $Ta_2O_5$의 음극 산화 공정

허창우,Hur Chang-Wu 한국정보통신학회 2006 한국정보통신학회논문지 Vol.10 No.6

In this paper, we establish a mode oxidation process for formation of $Ta_2O_5$ insulator film. The voltage drop in the electrolyte is affected not in voltage change but in current change. If the voltage drop in the electrolyte is same with cathode oxidation voltage, the current changes logarithmically in proportion to the voltage drop in interface of Ta2O5/electrolyte. As a result of the measurement on the electrical property of $Ta_2O_5$ insulator film, when the thickness of the insulator film is $1500\AA$, the breakdown voltage is 350volts Ind dielectric constant is 29. [ $Ta_2O_5$ ]절연막을 제조하기 위하여 ANODE OXIDATION 공정을 수립하였다. Electrolyte에서의 전압강하는 정전류 모드에서 예상되는 전압의 변화에는 영향을 주지 않지만, 정전압모드에서 전류의 변화에 영향을 주는 것으로 나타났다. 전해질에서의 전압 강하가 음극산화 전압과 같은 값을 갖는 경우, 전류는 $Ta_2O_5$/전해질 계면에서의 전압 강하가 증가함에 따라 logarithmic한 형태로 변화하는 것으로 나타났다. 음극 $Ta_2O_5$ 절연막 제조공정에 있어서 전해질에서의 전압 강하는 정전류 모드에서 두께의 손실을 발생시키지만, 정 전압 모드에서 다시 복원되기 때문에, 최종 두께는 음극산화 전압에 비례하는 것으로 나타났다. 음극 $Ta_2O_5$ 절연막의 전기적 특성을 조사한 결과, 항복전압은 Electrolyte의 농도와 Anodization Current 반비례하는 것으로 나타났다. 절연막의 두께가 $1500\AA$일 때 Breakdown Voltage는 350volt. 유전상수는 29로 측정되었다.

광 송수신기채널 유닛 설계에 관한 연구

허창우,염진수,Hur, Chang-Wu,Yeom, Jin-Su 한국정보통신학회 2007 한국정보통신학회논문지 Vol.11 No.7

오늘날 급격히 증가되고 있는 광 대역 멀티미디어 서비스, 초고속 대용량 인터넷 서비스 등을 가입자에게 제공하기 위해서는 광 가입자망 기반의 네트워크 구성이 필수적이다. 최근 효율적이고 경제적인 광 가입자망 구축을 위한 기술들이 빠르게 개발됨에 따라 효율적인 네트워크 구성이 가능하게 되었다. 이중 대표적인 기술로 PON(Passive Optical Network)을 이용하여 ONU(Optical Network Unit)를 공유하는 방식의 WDM(Wavelength Division Multiplexing)-PON 기술이 있으며, 이를 이용한 FTTH(Fiber to The Home)시스템에 대한 개발이 활발히 이루어지고 있다. 본 논문에서는 데이터 전송 시 출력 광 파워에 따라 데이터 변조 전류를 자동으로 최적화 시킬 수 있는 방법에 관하여 연구하였다. Nowaday, the wideband multimedia service, high speed and great capacity internet service etc. are increasing, so the network construction with the base of optical subscriber network is necessary. As efficient and economic optical subscriber networks are developed, so efficient network construction is possible. The most technology of them is WDM(Wavelength Division Multiplexing)-PON technology of ONU(Optical Network Unit) jointing method using PON(Passive Optical Network). In this paper, we have studied on a method for automatic optimization of data modulation current as optical power when the data is transmitted.

비정질실리콘 박막 트랜지스터

허창우 한국정보통신학회 2005 한국정보통신학회논문지 Vol.9 No.3

In this paper, the a-Si:H TFT using ferroelectric of SrTiO3 as a gate insulator is fabricated on glass. High k gate dielectric is required for on-current, threshold voltage and breakdown characteristics of TFT. Dielectric characteristics of ferroelectric are superior to SiO2 and Si3N4. Ferroelectric increases on-current and decreases threshold voltage of TFT and also can improve breakdown characteristics. SrTiO3 thin film is deposited by e-beam evaporation. Deposited films are annealed for 1 hour in N2 ambient at 150℃ ∼ 600℃. Dielectric constant of ferroelectric is about 60~100 and breakdown field is about 1MV/cm. In this paper, the TFT using ferroelectric consisted of double layer gate insulator to minimize the leakage current. a-SiN:H, a-Si:H (n-type a-Si:H) are deposited onto SrTiO3 film to make MFNS(Metal/ferroelectric/a-SiN:H/a-Si:H) by PECVD. In this paper, TFT using ferroelectric has channel length of 8 ~ 20 m and channel width of 80 ~ 200 m. And it shows that drain current is 3.4A at 20 gate voltage, Ion/Ioff is a ratio of 105 ~ 108 and Vth is 4 ~ 5 volts, respectively. In the case of TFT without having ferroelectric, it indicates that the drain current is 1.5 A at 20 gate voltage and Vth is 5 ~ 6 volts. If properties of the ferroelectric thin film are improved, the performance of TFT using this ferroelectric thin film can be advanced. 강유전체(SrTiO3) 박막을 게이트 절연층으로 하여 수소화 된 비정질 실리콘 박막 트랜지스터를 유리 기판 위에 제조하였다. 강유전체는 기존의 SiO2, SiN 등과 같은 게이트 절연체에 비하여 유전특성이 매우 뛰어나 TFT의 ON 전류를 증가시키고 문턱전압을 낮추며 항복특성을 개선하여 준다. PECVD에 의하여 증착된 a-Si:H는 FTIR 측정 결과 2,000 cm-1과 635 cm-1 및 876 cm-1에서 흡수 밴드가 나타났으며, 2,000 cm-1과 635 cm-1은 SiH1의 stretching과 rocking 모드에 기인한 것이며 876 cm-1의 weak 밴드는 SiH2 vibration 모드에 의한 것이다. a-SiN:H는 optical bandgap이 2.61 eV이고 굴절률은 1.8∼2.0, 저항률은 1011∼1015 Ω-cm 정도로 실험 조건에 따라 약간 다르게 나타난다. 강유전체(SrTiO3) 박막의 유전상수는 60∼100 정도이고 항복전계는 1MV/cm 이상으로 우수한 절연특성을 갖고 있다. 강유전체를 이용한 TFT의 채널 길이는 8∼20 μm, 채널 넓이는 80∼200 μm로서 드레인 전류가 게이트 전압 20V에서 3.4 μA이고 Ion/Ioff 비는 105∼108, Vth는 4∼5 volts이다.

정류성 접합에 의한 광다이오드의 특성 개선

허창우,Hur Chang-wu 한국정보통신학회 2004 한국정보통신학회논문지 Vol.8 No.7

비정질실리콘은 빛을 받으면 자유전자와 자유정공이 무수히 발생하여 전류 또는 전압의 형태로 나타나는 광전변환 재료이다. 이를 광다이오드로 사용하기 위해서는 금속 박막(Thin film)과 결합하여 쇼트키 다이오드로 만드는 기술이 효과적이다. 본 연구에서는 광다이오드의 신뢰성 및 특성을 개선하기 위하여 크롬실리사이드를 기존의 방식과 달리 하부 전극으로 크롬금속 박막을 증착한 후 그 위에 사일렌(SiH4)가스를 사용해서 PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 진공 증착장비로 최적의 비정질실리콘 박막을 얇게 (100$\AA$) 만들어 열처리를 통하여 크롬실리사이드 박막을 형성 한 후 광다이오드 소자를 제조한다. 이렇게 형성된 크롬실리사이드 광 다이오드를 사용하여 암전류와 광전류를 측정찬 결과 기존의 방식보다 우수한 성능이 나타났고, 공정도 단순화 할 수 있었으며 그리고 신뢰성도 개선되었다. In this paper, a photodiode capable of obtaining a sufficient photo/ dark current ratio at both a forward bias state and a reverse bias state is proposed. The photodiode includes a glass substrate, an Cr thin film formed as a lower electrode over the glass substrate, Cr silicide thin film(∼l00$\AA$) ) formed as a schottky barrier over the Cr thin film, a hydrogenated amorphous silicon film formed as a photo conduction layer over a portion of the Cr silicide thin film. Transparent conduction film ITO (thickness 100nm) formed as an upper electrode over the hydro-generated amorphous silicon film is then deposited in pure argon at room temperature for the Schottky contact and light window. The high quality Cr silicide thin film using annealing of Cr and a-Si:H is formed and analyzed by experiment. We have obtained the film with a superior characteristics. The dark current of the ITO/a-Si:H Schottky at a reverse bias of -5V is ∼3$\times$IO-12 A/un2, and one of the lowest reported, hitherto. AES(Auger Electron Spectroscophy) measurements indicate that this notable improvement in device characteristics stems from reduced diffusion of oxygen, rather than indium, from the ITO into the a-Si:H layer, thus, preserving the integrity of the Schottky interface. The spectral response of the photodiode for wavelengths in the range from 400nm to 800nm shows the expected behavior whereby the photocurrent is governed by the absorption characteristics of a-Si:H.

PECVD에 의한 질화 실리콘 박막의 증착

허창우,Hur, Chang-Wu 한국정보통신학회 2007 한국정보통신학회논문지 Vol.11 No.11

본 연구에서는 LCD, 이미지 센서 등의 개별 소자인 비정질 실리콘 박막 트랜지스터에서 게 이트 유전층 및 절연층으로 사용되는 비정질 질화 실리콘 박막을 사일랜($SiH_4$) 및 암모니아가스를 사용해서 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 진공 증착장비로 최적의 비정질질화실리콘 박막 증착 조건을 확립한다. 먼저 반응실의 진공도, rf 전력, $SiH_4$ 및 질소 그리고 암모니아가스의 flow rate를 변화시키면서 형성된 박막의 특성을 조사한다. 계속해서 다른 변수를 고정시킨 상태에서 rf 전력을 변화시키고 다음에는 반응실의 진공도 등을 변화시켜 최적의 증착조건을 확립한다. 이렇게 확립된 증착조건을 사용하여 비정질질화실리콘박막을 제작하여 특성을 측정한 결과 우수한 성능을 나타냈음을 확인하였다. In this paper, the optimum amorphous silicon nitride thin film is deposited using plasma enhanced chemical vapor deposition(PECVD). Amorphous silicon nitride is deposited using $SiH_4$ and $NH_3$ gas. At this time, electrical and optical characteristics of amorphous silicon nitride and deposition rate are changed under deposition condition such as $SiH_4$, $NH_3$ and $N_2$ gas flow rate, chamber pressure, rf power and substrate temperature. From the experimental results, we can estimate that the deposition condition makes a good electrical characteristic of amorphous silicon nitride thin film.

FPGA 에 대한 지연시간 최적화 알고리듬

허창우,김남우,Hur Chang-Wu,Kim Nam-Woo 한국정보통신학회 2006 한국정보통신학회논문지 Vol.10 No.7

본 논문에서는 고속 FPGA 설계를 위한 논리 수준의 조합회로 합성 알고리듬을 제안한다. 제안된 알고리듬은 회로의 지연시간을 줄이기 위해 critical path를 분할한다. 그리고 분할된 회로를 동시에 수행하는 구조를 갖는 회로를 생성한다. 본 커널 선택 알고리듬은 SUN UNIX 환경에서 C 언어로 구현되었다. 제안된 커널 선택 알고리듬은 기존의 FlowMap 지연시간 최적화 알고리듬과 결과를 비교하였다. 제안된 지연시간 최적화 알고리듬이 기존 알고리듬 에 비해 지연시간이 평균 33.3 % 감소된 회로를 생성함을 보였다. In this paper, we propose a combined synthetic algorithm of the logic level for high speed FPGA design. The algorithm divides critical path to reduce delay time and generates a circuit which the divided circuits execute simultaneously. This kernel selection algorithm is made by C-langage of SUN UNIX. We compare this with the existing FlowMap algorithm. This proposed algorithm shows result on 33.3% reduction of delay time by comparison with the existing algorithm.