Flexible Display 및 Photovoltaic cell적용을 위한 고 신뢰성 저온 증착 ITO공정 연구
- 주제(키워드) Indium Tin Oxide , Inductively Coupled Plasma , 유도결합 플라즈마 , DC magnetron sputtering
- 발행기관 고려대학교 대학원
- 지도교수 홍문표
- 발행년도 2009
- 제출일 2008-12-31
- 학위수여년월 2009. 2
- 학위명 석사
- 학과 일반대학원 응용물리학과
- 세부전공 디스플레이 반도체소자 전공
- 원문페이지 72 p
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/korea/000000006997
- 본문언어 한국어
- 제출원본 000045534153
초록/요약
차세대 디스플레이 산업에 필수 불가결한 저온 플라즈마 공정을 만족시키고 고온 후속공정에 대한 내열성을 동시에 만족시킬 수 있는 ITO박막을 증착시키기 위한 유도결합 플라즈마를 첨가한 DC마그네트론 스퍼터링법(Inductively Coupled Plasma Assisted DC magnetron Sputtering; ICPDMS)이 개발되었다. ICPDMS로 저온에서 증착된 ITO박막은 ICP 안테나에 인가된 RF 전력의 증가함에 따라 1.2ⅹ10^(-2) Ωcm까지 개선되는 것을 확인할 수 있었으며, 타겟에서 스퍼터 아웃된 입자들이 타겟과 기판사이에 위치한 유도결합 플라즈마를 겪게 되고 해리와 전리과정이 추가적으로 일어나게 되는데, 이로 인해 매우 높은 산소함량을 가진 ICP-ITO박막은 ~ 10^(18) cm^(-3)의 전하 농도가 전기적 특성이 낮은 주요 원인으로 작용했다. XPS분석을 통하여 전체적으로 산소함량이 높은 ITO박막은 산소 vacancy보다는 Sn에 의한 도핑효율 증대로 인해 박막의 특성이 개선되는 현상을 확인 할 수 있었으며, 이러한 박막을 고 진공에서 500도까지 후속 열처리 공정을 함으로써 일반적인 스퍼터링법으로 증착된 박막이 450도 전후의 공정에서 그 특성이 감소하는 경향과는 반대로 500도까지도 그 특성이 개선되는 현상을 확인 할 수 있었다. 이러한 박막은 향후 태양전지 산업에 필요로 하는 투명전극으로써의 응용 가능성을 확인 할 수 있었다.
more초록/요약
Inductively Coupled Plasma assisted DC Magnetron Sputter (ICPDMS) for Indium Tin Oxide (ITO) was developed for satisfying the challenging requirements as room temperature process ability and high temperature durability. Resistivity of the ITO thin films, deposited by the ICPDMS at room temperature, can be improved as low as 1.2ⅹ10^(-2) Ωcm by increasing the RF power of ICP source up to 1200 W. The ITO thin films have higher portion of Sn and oxygen atoms and the lower initial carrier concentration as ~ 10^(18) cm^(-3) at room temperature due to additional dissociation and ionization by high density plasma in ICPDMS system, but the carrier concentration rapidly increased up to 10^(20) cm^(-3) by post-annealing as high as 500℃ for 1 hr in high vacuum condition. Unlike the conventional ITO, the electrical properties of ICPDMS-ITO are not deteriorated but improved after the high temperature heat cycles. Such properties are very attractive for the high performance photovoltaic solar cell applications.
more목차
제 1 장. 서론 = 1
참고문헌 = 4
제 2 장. ITO박막의 이론적 배경 = 6
1. ITO의 결정 구조 = 6
2. ITO박막의 밴드 구조 및 전도 기구 = 8
3. ITO박막의 광학적 특성 = 13
참고문헌 = 15
제 3 장. 플라즈마 공정의 물리적 이해 = 16
1. 마그네트론 스퍼터링 (Magnetron Sputtering) = 16
2. 유도결합 플라즈마 (Inductively Coupled Plasma : ICP) = 17
3. 유도결합 플라즈마를 이용한 마그네트론 스퍼터링 = 19
참고문헌 = 20
제 4 장. DC 마그네트론 스퍼터링법을 이용한 ITO박막 증착 기초 연구 = 21
1. 실험 방법 및 측정 = 21
2. 실험 결과 = 25
2.1. ITO박막의 전기적 특성 = 25
2.1.1. 박막의 두께와 기판온도에 따른 특성변화 = 25
2.1.2. 인가된 전압과 기판-타겟 사이의 거리변화에 따른 특성 = 28
2.1.3. 증착압력에 따른 특성 변화 = 29
2.2. ITO박막의 광학적 특성 = 31
2.2.1. 박막의 두께와 기판온도에 따른 광학 특성 변화 = 31
2.2.2. 증착 압력에 따른 광학 특성 변화 = 33
3. 결론 = 34
참고문헌 = 36
제 5 장. 유도결합 플라즈마가 첨가된 DC 마그네트론 스퍼터링법(ICPDMS) = 37
1. 실험 방법 = 39
2. 실험 결과 = 42
2.1. ITO박막의 전기적 특성 = 42
2.1.1. RF Power에 따른 전기적 특성의 변화 = 42
2.1.2. 박막의 구조적 특성과 Hall분석 결과 = 44
2.1.3. XPS분석을 통한 결합 상태 확인 = 48
2.1.4. 고온 열처리에 따른 특성 변화 = 54
3. 결론 = 58
참고문헌 = 60
제 6 장. 요약 및 결론 = 61
