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진수 선우
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1 나노융합 2020 사업 _ 한양대반도체재료연구실 Semiconductor Materials Laboratory Department of Materials Science & Engineering Hanyang University 전형탁 hjeon@hanyang.ac.kr Tel : /59 Semiconductor Materials Laboratory

기술명 : Remote plasma ALD 를이용한 Passivation 기술개발

보호막기술 - OLED 소자의수분및산소투습을제어하며공정을단순화하고, 저온 (<100 )

1% 효율향상 본연구팀은 TND 과제동안개발된 Remote Plasma Atomic Layer

2 기술명 : Remote plasma ALD 를이용한 Passivation 기술개발 해당기술에대한현재기업의 Needs Flexible 소자저온공정보호막기술 Solar cell 보호막기술 - OLED 소자의수분및산소투습을제어하며공정을단순화하고, 저온 (<100 ) 공정에서 damage (Ion damage 등 ) 가없는 thin film 기반의보호막기술개발이필수적인해결과제임. - Si based solar cell 에 Al 2 O 3 passivation 적용시최대 1% 효율향상 본연구팀은 TND 과제동안개발된 Remote Plasma Atomic Layer Deposition (RPALD) 를이용하여나노단위단일막 / 다층막형태의저온공정 Thin film 보호막공정기술을연구. 2/59 Semiconductor Materials Laboratory

Plasma ALD 기술 DC bias 적용 Remote Plasma ALD 최초개발 - 기존 plasma ALD 의문제점인 plasma damage 를 Remote Plasma ALD 기술에 DC bias 를적용하여 radical 과 ion 을제어하여증착막의특성을개선하였음.

3 Plasma ALD 기술 DC bias 적용 Remote Plasma ALD 최초개발 - 기존 plasma ALD 의문제점인 plasma damage 를 Remote Plasma ALD 기술에 DC bias 를적용하여 radical 과 ion 을제어하여증착막의특성을개선하였음. - 최적의 damage free plasma 기술을개발하였으며현재는고유전막특성개선이외 OLED 및 Solar cell 보호막공정목표달성의새로운적용공정을연구중임. 과제성공시기술이전가능기업명 Remote Plasma 를이용한저온공정보호막기술개발시 Flexible 기반디스플레이업체 ( 삼성디스플레이, LG 디스플레이등 ) 와 Solar cell 분야기업체 ( 한국중공업, 삼성 SDI 등 ) 에장비매출이가능하며국내중견장비업체 ( 주성, ADP, IPS 등 ) 가공정용장비개발을가능하며소형장비업체 ( 한국진공등 ) 에서연구용장비개발이가능. 3/59 Semiconductor Materials Laboratory

특허현황 특허정보 출원정보 등록정보 국가 발명명칭 발명자 출원번호 출원일자등록번호등록일자 KR 원자층화학기상증착을이용한게이트산화막형성방법 전형탁, 김영재, 윤덕주, 도태한, 구재형, 한지웅 10-2001-0015577 20010326 KR 확산방지막내에동종금속의중간금속박막을적용한반도체소자의제조방법 전형탁, 김양도, 김주연 10-2001-0042924

바이어스를이용한리모트플라즈마원자층증착장치전형탁, 우상현, 김주연, 김진우, 김언정 2003-0017385 20030320 529298 20051110 알루미늄산화막을이용한자기랜덤엑세스메모리소자및그제조방 KR 전형탁, 김윤수, 전상민 10-2003-0076738 20031031 법 KR 플라즈마를이용한원자층증착방법전형탁, 김주연,

4 특허현황 특허정보 출원정보 등록정보 국가 발명명칭 발명자 출원번호 출원일자등록번호등록일자 KR 원자층화학기상증착을이용한게이트산화막형성방법 전형탁, 김영재, 윤덕주, 도태한, 구재형, 한지웅 KR 확산방지막내에동종금속의중간금속박막을적용한반도체소자의제조방법 전형탁, 김양도, 김주연 KR 높은유전상수를갖는게이트유전막을이용한반도체소자및그의제전형탁조방법 KR 리모트플라즈마원자층증착장치및방법전형탁, 김양도, 김주연 해외출원정보 해외등록정보 KR DC 바이어스를이용한리모트플라즈마원자층증착장치전형탁, 우상현, 김주연, 김진우, 김언정 알루미늄산화막을이용한자기랜덤엑세스메모리소자및그제조방 KR 전형탁, 김윤수, 전상민 법 KR 플라즈마를이용한원자층증착방법전형탁, 김주연, 특허구분 KR 플라즈마처리장치 전형탁, 김주연, 김석훈 KR 유도결합형플라즈마발생장치용안테나 전형탁, 정진욱, 김영도, 이원기, 최익진 국내출원 KR 플라즈마처리장치전형탁, 김석훈, KR 유기 - 무기혼성전계효과트랜지스터및그제조방법전형탁, 김인회, 장호정, 박형호 국내등록 KR 원거리플라즈마발생장치전형탁, 김인회, 김석훈, 정진욱, 이상규 해외출원 KR 플라즈마처리장치전형탁, 김석훈, 우상현, 김형철 KR 유도결합형플라즈마발생장치용안테나전형탁, 정진욱, 김영도, 이원기, 최익진 해외등록 KR 배치형원자층증착장치및증착방법전형탁, 김인회, 이상규 KR 활성화된플라즈마처리장치전형탁, 김석훈, 김형철, 우상현 KR 반도체소자의제조방법전형탁, 박태용, 이근우 KR 플라즈마처리장치 전형탁, 김석훈, 김형철, 우상현 KR 저온공정이가능한원자층증착방법 전형탁, 박태용, 이근우, 이재상 KR 박막형성방법 전형탁, 김석훈, 김형철, 우상현 KR 플라즈마처리장치 전형탁, 김석훈, 김형철, 우상현 KR 질화산화막을이용한코발트실리사이드형성방법 전형탁, 김동옥, 박태용, 이근우, 이재상, 이지선 KR 원자층증착법을이용한산화아연박막의형성방법 전형탁, 권세명, 박형호, 방석환, 이승준, 장호정, 전순열, 정우호 KR 코발트실리사이드형성방법전형탁, 이재상, 김동욱 PCT (PCT/KR2004/001962) _ US (11/658,961)_ JP ( )_ FI ( )_ PCT (PCT/KR2007/000414)_ US (11/703621)_ JP ( )_ US (12/169,790)_ CN ( _ 건수 30 건 19 건 12 건 2 건 JP ( )_ KR 원거리플라즈마발생장치전형탁, 우상현, 정진욱, 김형철 KR [ 국내우선권 ][P OP][P OP] 원거리플라즈마발생장치전형탁, 우상현, 정진욱, 김형철 US (12/547,163)_ EP ( )_ KR 원자층증착방법 전형탁, 박태용, 이재상, 박진규, 전희영, 최동진 PCT (PCT/KR/2012/001659)_ KR 표면플라즈몬을이용한광반응소자 전형탁, 방석환, 이승준, 고영빈, 박주현 KR 원자층증착장치 전형탁, 최학영, 신석윤, 박주현, 함기열 KR 가스흡배기유닛및이를구비한원자층증착장치 전형탁, 최학영, 신석윤, 박주현, 함기열 US 특허등록결정 ( 틍록비납부지시 ) 4/59 Semiconductor Materials Laboratory

5 DC Bias 를이용한리모트플라즈마원자층증착 DC Bias 를이용한리모트플라즈마원자층증착장치 기존의플라즈마가인가되는 ALD 장치는물리적충격이기판과박막에직접적으로가해져막에손상을준다. 더구나, 많은보고서들은플라즈마에너지를조절하는장치가플라즈마의불균일성때문에박막을균일하게형성못한다고하고있다. 따라서, DC Bias 를포함한 RPALD 장치가제시되었으며, 내부의반응챔버와 Remote Plasma Generating Unit, Remote Plasma 의 Energy 를조절하는 DC Bias Unit, 그리고반응챔버로의소소가스공급 Unit 를포함한다. Remote Plasma 발생 DC Bias 부 출원번호대한민국 ( ) PCT PCT/KR2004/ ( ) 미국 11/658,961 ( ) 일본 ( ) 핀란드 ( ) 등록번호 대한민국 ( ) 일본 ( ) 반응실 소스가스공급부 소스 플라즈마 5/59 Semiconductor Materials Laboratory

6 DC Bias 를이용한리모트플라즈마원자층증착 원거리플라즈마발생장치특허 바이어스전극에서의아크를방지하여박막의품질을향상시키는리모트플라즈마발생장치가개시된다. 상기발생장치는, 챔버상부의내측에설치되는 RF 전극 ; 상기 RF 전극과이격하여설치되며발생한플라즈마가통과하는다수의관통공이배열되고바이어스전원이인가되는바이어스전극 ; 상기 RF 전극과바이어스전극사이에형성되고플라즈마가스가공급되는플라즈마발생부 ; 및상기바이어스전극과이격하여하부에설치되며, 상기바이어스전극의관통공에대응하는플라즈마통과공이형성된접지전극을포함하며, 상기바이어스전극에는주기적인제 1 전압부분을갖는제 2 전압의펄스직류바이어스 (Pulsed DC Bias) 가인가된다. 반응챔버 가스공급관 DC - 전극 출원대한민국 ( ) 미국 12/547,163 ( ) 유럽특허청 ( ) 등록 대한민국 ( ) 미국특허결정完 -> 특허료지급결정完 Pulse 가포함된 DC-Bias 파형 6/59 Semiconductor Materials Laboratory

7 Passivation 의필요 Demands on barrier properties 우수한특성의 permeation barrier 必要 Current status : Ultra high barrier only with glass not flexible Water vapor transmission rate, WVTR(g m -2 /day) Excellent barrier demanded for flexible OLEDs (Lifetime > 10 years) to WVTR : 10-6 g m -2 /day Future : Thin film encapsulation for ultra high barrier Low cost, Flexible 수분 / 산소노출시 cathode 및 pixel 의불량발생 7/59 Semiconductor Materials Laboratory

8 ALD mechanism 원자층증착법의메카니즘 원자층증착법의장점 Reaction 別 원자층단위의두께조절 연성기판증착가능 Liquid phase process (Sol-gel) Source controlled gas phase process (PVD) 우수한단차피복성 3D 구조박막증착 Surface controlled gas phase process (ALD) Surface controlled gas phase process (ALD) 원자층박막증착법別비교 8/59 Semiconductor Materials Laboratory

ALD 기술발전 trend Atomic Layer Deposition System 의

organic source Choice of chemistry or reactants

carbon and oxygen Contaminations High resistivity

density film Reduction in impurity Increase

temperature Possible ion damage RPALD DC biased

damage Increased activity of radicals Various

9 ALD 기술발전 trend Atomic Layer Deposition System 의 History RF DC Thermal ALD Halide source Metal organic source Choice of chemistry or reactants System corrosion Low throughput High level of carbon and oxygen Contaminations High resistivity and low density film PEALD Direct plasma High density film Reduction in impurity Increase throughput In-situ surface treatment Lower process temperature Possible ion damage RPALD DC biased RPALD Remote plasma Decreased charged particle damage Increased activity of radicals Various process application Uniformity In-situ surface treatment 9/59 Semiconductor Materials Laboratory

10 Research Remote plasma type 별 Encapsulation 비교평가 목적 : Remote plasma type 별 (CCP/ICP type) 간의 Encapsulation 특성을비교 / 평가확인하기위함. RF Plasma Zone Shower Head Heater Block [CCP type] [ICP type] 10/59 Semiconductor Materials Laboratory

11 기술개발추진도 1 단계 3 년 ( 중소기업중심 ) Remote plasma ALD 장비기술확보 2 단계 ( 대기업주도적참여 ) Remote plasma ALD 산업화 대기업주도적참여 소기업 중견기업 연구용장비기술확보 연구용및생산용장비기술확보 생산용장비기술확보 수요업체의주도적참여및구매 11/59 Semiconductor Materials Laboratory

12 감사합니다 12/59 Semiconductor Materials Laboratory

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융합WEEKTIP-2016-2-4data_up 2016 FEBRUARY vol.08 08 융합 OLED 봉지기술 (Encapuslation ) 의 현황과 전망 김의권 융합연구정책센터 발행일 2016. 02. 29 발행처 융합정책연구센터 융합 2016 FEBRUARY vol.08 OLED 봉지기술(Encapuslation )의 현황과 전망 김의권 융합연구정책센터 개요 봉지기술은 적용분야와 관계없이 OLED