스트레처블 봉지재료용 SiO2 박막의 신축률 향상

Abstract

열산화법을 이용하여 성장시킨 실리콘 다이옥사이드 박막은 다른 기법을 이용하여 성장시킨 실리콘 다이옥사이드 박막에 비해 전기적 저항이 매우 크고 도펀트가 확산되는 것을 막아주는 등 박막의 밀도가 높고 결함이 적어서, 게이트 옥사이드, 도핑 배리어, 표면 패시베이션 층 등으로 직접 회로에 다양하게 사용 할 수 있는 매우 중요한 재료이다. 하지만 실리콘 기판 외에는 다른 기판을 사용 할 수 없다는 단점으로 인해 열산화된 실리콘 다이옥사이드는 적용에 한계가 있다. 본 연구에서는 결함이 거의 없고 밀도가 높으며 균일성이 좋아 매우 낮은 수분투과도를 보이는 열산화된 실리콘 다이옥사이드 박막을 연구하여 봉지재료로써 적용하고자 하였다. 열산화된 실리콘 다이옥사이드는 두께 효과와 주름구조, 두 가지 방법을 이용하여 신축률을 향상시킬 수 있다. 먼저 두께 효과를 이용하여 신축률을 향상시키기 위하여 먼저 박막의 두께를 200 nm 이하로 감소시켰다. 두께 효과를 관찰하기 위하여 가장 정 량적인 기계적 물성을 측정 할 수 있는 인장시험을 진행하였다. 인장시험 시 박막의 두께가 매우 얇아 이온조사법을 이용하여 도그본 모양으로 패터닝을 한 후 Push to Pull 장치에 부착하는 방법으로 인장시편을 제작하였다. 그리고 피코인덴터를 이용하는 inSEM 인장시험을 진행하여 SiO2 박막의 인장거동을 정확히 관찰하였다. 인장시험으로 더 얇은 두께의 필름이 더 높은 탄성변형한계를 나타내는 것을 확인하였다. 두 번째는 열산화된 실리콘 다이옥사이드 박막에 주름구조를 적용하는 방법으로 이는 실리콘 다이옥사이드에 프리스트레인이 가해진 탄성체를 부착한 후 프리스트레인을 제거하는 방식으로 진행하였다. 주름구조의 진폭과 파장을 분석한 결과 약 4% 정도의 신축률을 보일 것으로 예상된다. 신축률이 향상된 결과를 토대로 열산화된 실리콘 다이옥사이드 박막의 기계적 물성에 미치는 두께의 영향과 주름구조가 제작 시와 인장 시 실리콘 다이옥사이드 박막의 변형에 대한 논의를 진행하였다.