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KMnO<sub>4</sub> - HF - H<sub>2</sub>O 혼합용액에서 Si 의 식각반응에 관한 연구
서영훈 ( Young Hun Seo ),남기석 ( Kee Suk Nahm ) 한국공업화학회 1991 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.1991 No.0
반도체 식각공정은 반도체박막에 요하는 회로를 복제하는 단계로 정밀전자소자의 제조기술에 매우 중요한 공정으로서 습식식각과 건식식각으로 나눌 수 가 있다. 특히 습식식각은 식각속도와 선택도가 뛰어나고, 조작이 용이하며, 공정비가 낮기 때문에 경제적인 식각공정이라 하겠다. 또한 습식 식각공정에 사용되는 식각제는 wafer나 박막의 표면에 손상이 없는 깨끗한 표면(damge-free flat)을 얻는 polishing 공정에서도 매우 중요하게 이용 된다. 그러나 습식식각은 식각용액의 종류와 화학조성. 그리고 박막의 물리적 특성에 따라서 식각이 크게 달라지는 것을 보이고 있는데, 본 연구에서는 KMnO<sub>4</sub>-HF-H<sub>2</sub>O 혼합 용액에서 Silicon을 식각시켜 그 반응특성을 해석 하였다. 식각용액이 Silicon의 식각반응에 영향을 미치는 것으로 알려진 용액의 교반속도, 식각반응시간, 때의 농도, KMnO<sub>4</sub>의 농도, 용액의 온도를 변화 시키면서 Si의 식각반응의 속도와 식각된 Si 의 표면상태를 SEM으로 측정하여 식각반응을 고찰하였다. 그 결과는 아래와 같다. 1). 식각속도는 교반속도가 증가함에 따라 증가하다가 일정히 유지되었다. 2). 식각속도는 KMnO<sub>4</sub>의 농도가 증가함에 따라 증가하다가 일정 능도 이상부터는 감소하였다. 3). 저 농도의 HF범위에서는 식각속도가 때의 농도에 거의 무관하였으나 고 농도의 HF범위에서는 때의 농도에 따라서 크게 변하였다. 4). 식각속도는 식각온도가 상승함에 따라 증가 하였다.
서영훈 ( Y. H. Seo ),남기석 ( K. S. Nahm ),서은경 ( E. K. Suh ),이영희 ( Y. H. Lee ) 한국공업화학회 1992 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.1992 No.0
Si은 지금까지는 그것의 간접천이형 특성 때문에 빛을 효율성있게 내는 것이 어려워 발광소자로 이용되기가 불가능한 재료로 알려져 왔다. 그러나 영국의 Canham 그룹이 미국 응용물리학회지(Applied Physics Letters)에 다공질 Si으로 부터 고효율 적생광 발광을 처음으로 보고한 이래 1991년 프랑스의 Grenoble대학, 미국의 AT&T 및 IBM 연구그룹들이 각기 이 현상의 재현성을 실험적으로 확인함으로서 광소자 재료로서 Si 반도체의 이용 가능성을 시사하였다. 그 이후 1991년 12월에 열린 미국 재료학회(Materials Research Society)와 1992년 3월에 개최된 미-일 물리학회에서 발광 Si에 관한 수십편의 논문이 발표되고 있어, 초기단계 이기는 하지만 발광 Si의 연구가 가속화되고 있는 실정이다. 이러한 이유로 발광 다공성 Si의 생성기구, 발광기구 및 구조 등에 관해서는 분명한 결론이 내려지지 못한 실정이다. 본 연구에서는 HF수용액 속에서 p형 Si기판을 양극반응(anodization)시켜 다공성 Si(PSL: porous silicon layer)을 제조하여 PL(photoluminescence)와 Raman측정을 하여 PSL의 발광특성과 구조를 조사하였다. 또한 IR을 이용하여 PSL표면에 결합된 수소의 결합상태와 porosity를 측정하여 PSL의 발광기구를 규명하고자 노력하였다. 그 결과 PL peak는 1.8 eV 근처에서 보였으며, 그 강도는 5 K에서 얻은 GaAs의 PL 강도와 거의 같았다.