저온 ALD 공정의 한계 극복을 위한 산화제 선택과 Al₂O₃ 박막 encapsulation 적용 연구

국문 초록 (Abstract)

현재 투명 및 유연 디스플레이 기술의 발전에 따라 PET, PEN과 같은 고투과율 고분자 기판의 활용이 증가하고 있으며, 이에 따라 낮은 열적 안정성을 고려한 저온 공정의 필요성이 대두되고 있다. 따라서 저온 환경에서도 복잡한 미세 패턴에 우수한 step coverage를 확보할 수 있는 원자층 증착(Atomic Layer Deposition, ALD) 공정을 최적화하고자 하였다. 특히 전자 소자나 구조물에 ALD를 통한 Al₂O₃ 봉지막(Encapsulation layer) 공정을 적용 시, 수분 및 산소 차단 특성을 통해 내구성과 장기적 안정성을 확보할 수 있다. 하지만, 기존의 습식 산화제(H₂O)를 사용한 저온 ALD는 기판 표면에서 H₂O 분자의 탈착이 어려워 purge 시간이 증가되고, 따라서 전체 공정 시간 증가 및 고온 대비 박막 특성 저하로 이어지는 문제를 야기한다. 이에 본 연구는 저온 환경에서의 ALD 반응 최적화와 반응 부산물이 표면에 잔류하지 않고 기체 상태로 신속히 제거되는 건식 산화제(O₃)를 이용하여 purge 시간을 효과적으로 단축하고, 공정 효율성과 박막 품질 간의 균형을 확보하고자 한다. Al₂O₃ 박막 증착 시 산화제 종류에 따른 물리·화학적·구조적 특성들과 함께 수분 차단 특성을 비교 분석하였으며, 이를 통해 향후 저온 공정 기반의 유연 전자소자, 고분자 기반 패키징, 센서 보호막 등 다양한 산업 응용 분야에 적용될 수 있는 가능성을 보여주고자 한다.