• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2006.06a
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• pp.8-9
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• 2006

Hafnium oxide ($HfO_2$) thin films were deposited on p-type (100) silicon wafers by atomic layer deposition (ALD) using TEMAHf and $O_3$. Prior to the deposition of $HfO_2$ films, a thin Hf ($10\;{\AA}$) metal layer was deposited. Deposition temperature of $HfO_2$ thin film was $350^{\circ}C$ and its thickness was $150\;{\AA}$. Samples were then annealed using furnace heating to temperature ranges from 500 to $900^{\circ}C$. The MOS capacitor of round-type was fabricated on Si substrates. Thermally evaporated $3000\;{\AA}$-thick AI was used as top electrode. In this work, We study the interface characterization of $HfO_2$/Hf/Si MOS capacitor depending on annealing temperature. Through AES(Auger Electron Spectroscopy), capacitance-voltage (C-V) and current-voltage (I-V) analysis, the role of Hf layer for the better $HfO_2$/Si interface property was investigated. We found that Hf meta1 layer in our structure effective1y suppressed the generation of interfacial $SiO_2$ layer between $HfO_2$ film and silicon substrate.

• Journal of Satellite, Information and Communications
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• v.10 no.3
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• pp.89-93
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• 2015

Ion-beam irradiation(IB) on $HfO_2$ surface induced high-performance liquidcrystal(LC) driving at a 1-V threshold with vertical alignment of liquid crystals(LC). The high-k materials Atomic layer deposition was used to obtain LC orientation on ultrathin and high-quality films of $HfO_2$ layers. To analyze surface morphological transition of $HfO_2$ which can act as physical alignment effect of LC, atomic force microscopy images are employed with various IB intensities. The contact angle was measured to elucidate the mechanism of vertical alignment of LC on $HfO_2$ with IB irradiation. Contact angle measurement show the surface energy changes via IB intensity increasing.

• Journal of the Korean Magnetics Society
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• v.7 no.5
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• pp.237-242
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• 1997

The microstructure and soft magnetic properties of as-deposited Fe-Hf-O thin film alloys, which are produced at $P_{O2}=10%$ by rf magnetron sputtering method in $Ar+O_2$ mixed gas atmosphere, is investigated. Newly developed $Fe_{82}Hf_{3.4}O_{14.6}$ film exhibits good soft magnetic properties with $4{\pi}M_s=17.7$ kG, $H_c=0.7$ Oe and ${\mu}_{eff}$(0.5~100MHz)=2,500, respectively. The Fe-Hf-O films are composed of $\alpha$-Fe nanograins and amorphous phase with larger amounts of Hf and O elements which chemically combine each other. With increasing Hf area fraction, Hf and O contents increased proportionally. It was considered that O content in films was determined by Hf contents, because O was chemically combined with Hf. It results from decreasing the $\alpha$-Fe grain size by precipitates (Hf and O), high electrical resistivity. The $Fe_{82}Hf_{3.4}O_{14.6}$ film exhibits the quality factor (Q=$\mu$'/$\mu$") of 25 at 20 MHz. These good frequency characteristics are considered to be superior to other films already reported.o other films already reported.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.11 no.2 s.31
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• pp.29-35
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• 2004

Hafnium-oxide gate dielectric films deposited by a metal organic chemical vapor deposition technique on a $N_2-plasma$ treated SiNx and a hydrogen-terminated Si substrate have been investigated. In the case of $HfO_2$ film deposited on a hydrogen-terminated Si substrate, suppressed crystallization with effective carbon impurity reduction was obtained at $450^{\circ}C$. X-ray photoelectron spectroscopy indicated that the interface layer was Hf-silicate rather than phase separated Hf-silicide and silicon oxide structure. Capacitance-voltage measurements show equivalent oxide thickness of about 2.6nm for a 5.0 nm $HfO_2/Si$ single layer capacitor and of about 2.7 nm for a 5.7 nm $HfO_2/SiNx/Si$ stack capacitor. TEM shows that the interface of the stack capacitor is stable up to $900^{\circ}C$ for 30 sec.

• Proceedings of the IEEK Conference
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• 2006.06a
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• pp.565-566
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• 2006

In this work, We study electrical characterization of $HfO_2$/Hf/Si films grown by Atomic Layer Deposition(ALD). Through AES(Auger Electron Spectroscopy), capacitance-voltage(C-V) and current-voltage(I-V) analysis, the role of Hf layer for the better $HfO_2$/Si interface property was investigated. We found that Hf metal layer in our structure effectively suppressed the generation of interfacial $SiO_2$ layer between $HfO_2$ film and silicon substrate.

• Applied Science and Convergence Technology
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• v.23 no.1
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• pp.40-43
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• 2014

We investigated the growth characteristics and interfacial properties of $HfO_2$ films deposited on Ge substrate through atomic layer deposited (ALD) by using an in-situ medium energy ion scattering analysis. The growth kinetics of $HfO_2$ grown on a $GeO_2/Ge$ substrate through ALD is similar to that grown on an $SiO_2/Si$ substrate. However, the incubation period of $HfO_2$ deposition on Ge is shorter than that on Si. The $HfO_2$ grown on the GeO/Ge substrate shows a significant diffusion of Hf atoms into the substrate interface and GeO volatilization after annealing at $700^{\circ}C$. The presence of low-quality Ge oxide or suboxide may degrade the electrical performance of device.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.8 no.9
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• pp.791-796
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• 1998

self-aligned silicide(salicide)제조시 CoSi2의 에피텍셜 성장을 돕기 위하여 Co와 Si 사이에 내열금속층을 넣은 Co/내열금속/Si의 실리사이드화가 관심을 끌고 있다. Hf 역시 Ti와 마찬가지로 이러한 용도로 사용될 수 있다. 한편, Co/Hf 이중층 salicide 트랜지스터가 성공적으로 만들어지기 위해서는 spacer oxide 위에 증착된 Co/Hf 이중층이 열적으로 안정해야 한다. 이러한 배경에서 본 연구에서는 SiO2기판 위에 증착한 Co 단일층과 Co/Hf 이중층을 급속열처리할 때 Co와 SiO2간의 계면과 Co/Hf와 SiO2간의 계면에서의 상호반응에 대하여 조사하였다. Co 단일층과 Co/Hf 이중층은 각각 $500^{\circ}C$와 $550^{\circ}C$에서 열처리한 후 면저항이 급격하게 증가하기 시작하였는데, 이것은 Co층이 SiO2와의 계면에너지를 줄이기 위하여 응집되기 때문이다. 이 때 Co/Hf의 경우 열처리후 Hf에 의하여 SiO2 기판이 일부 분해됨으로써 Hf 산화물이 형성되었으나, 전도성이 있는 HfSix 등의 화합물은 발견되지 않았다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2017.05a
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• pp.138-138
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• 2017

차세대 CMOS 소자의 지속적인 고직접화를 위해서는 높은 gate capacitance와 낮은 gate leakage current를 확보를 위한, 적절한 metal gate electrode와 high-k dielectric 물질의 개발이 필수적으로 요구된다. 특히, gate dielectric으로 적용하기 위한 다양한 high-k dielectric 물질 후보군 중에서, 높은 dielectric constant와, 낮은 leakage current, 그리고 Si과의 우수한 열적 안정성을 가지는 Zr silicates 또는 Hf silicates(ZrSiO4와 HfSiO4) 물질이 높은 관심을 받고 있으며, 이를 원자층 증착법을 통해 구현하기 위한 노력들이 있어왔다. 그러나, 현재까지 보고된 원자층 증착법을 이용한 Zr silicates 및 Hf silicates 공정의 경우, 개별적인 Zr(또는 Hf)과 Si precursor를 이용하여 ZrO2(또는 HfO2)과 SiO2를 반복적으로 증착하는 방식으로 Zr silicates 또는 Hf silicates를 형성하고 있어, 전체 공정이 매우 복잡해지는 문제점 뿐 아니라, gate dielectric 내에서 Zr과 Si의 국부적인 조성 불균일성을 야기하여, 제작된 소자의 신뢰성을 떨어뜨리는 문제점을 나타내왔다. 따라서, 본 연구에서는 이러한 문제점을 개선하기 위하여, 하나의 precursor에 Zr (또는 Hf)과 Si 원소를 동시에 가지고 있는 DNS-Zr과 DNS-Hf bimetallic precursor를 이용하여 새로운 ZrSiO4와 HfSiO4 ALD 공정을 개발하고, 그 특성을 살펴보고자 하였다. H2O와 O3을 reactant로 사용한 원자층 증착법 공정을 통하여, Zr:Si 또는 Hf:Si의 화학양론적 비율이 항상 일정한 ZrSiO4와 HfSiO4 박막을 형성할 수 있었으며, 이들의 전기적 특성 평가를 진행하였으며, dielectric constant 및 leakage current 측면에서 우수한 특성을 나타냄을 확인할 수 있었다. 이러한 결과를 바탕으로, bimetallic 전구체를 이용한 ALD 공정은 차세대 고성능 논리회로의 게이트 유전물질에 응용이 가능할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2012.05a
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• pp.82.1-82.1
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• 2012

란타늄 산화물 ($La_2O_3$) 박막은 하프늄 산화물 ($HfO_2$) 박막보다 높은 유전 상수와 높은 밴드 오프셋으로 인해 dynamic random access memory(DRAM)에서 유전체 재료로써 연구되어 왔다. 그리고 Lanthanum이 도핑된 HfO2이 더 높은 유전 상수와 낮은 누설 전류 밀도를 갖는 다는 사실이 이전에 보고 된 바 있다. 본 연구에서 우리는 ALD를 이용하여, TiN 하부 전극 위에 $La_2O_3$의 위치를 달리하는 $La_2O_3/HfO_2$의 나노 층상조직 구조(두께 10 nm)를 금속 - 절연체 - 금속 (MIM) 구조로 제작 하였다. ALD는 좋은 comformality와 넓은 지역 균일성을 가지며, 원자수준의 두께를 조절할 수 있다는 장점을 갖고 있다. 또한, 다양한 화학 물질들을 이용한 복합적 계층구조를 만들 수 있는 점과 $HfO_2$ 및 $La_2O_3$ 계층의 수직 위치를 정확하게 조절할 수 있는 점으로 본 연구에 적합한 증착 방법이다. HfO2 속에 $La_2O_3$ 층을 깊이에 따라 삽입함으로써 $HfO_2$ 계층에 La 도핑의 효과와 더불어 TiN 하부 전극 위의 $La_2O_3$과 $HfO_2$의 차이점을 확인 하였다. $HfO_2$은 $250^{\circ}C$에서 TDMAH와 물을 사용하여, $La_2O_3$은 동일한 온도에서 $La(iPrCp)_3$와 물을 사용하여 제작되었다. 화학적 구성 및 binding 구조는 X선 광전자 분광법 (XPS)을 통해 분석하였다. 전기적 특성(유전 상수 및 누설 전류)은 Capacitance-Voltage (CV)와 Current-Voltage (IV) 측정으로 확인하였다. 결과적으로, $La_2O_3$ 또는 $HfO_2$을 한 종류만 사용한 절연층의 전기적 특성보다, $La_2O_3/HfO_2$의 나노 층상조직 구조가 더 나은 특성 (누설 전류 밀도 : $5.5{\times}10^{-7}\;A/cm^2$ @-1MV/cm, EOT : 14.6)을 갖는다는 것을 확인했고, 더불어 $La_2O_3$의 흡습 성질로 인한 화학 구조와 전기적 특성의 일부 차이를 확인하였다. 본 연구에서는 $HfO_2$ 속에 $La_2O_3$층이 TiN 하부 전극 바로 위에 위치할 때, 즉, 공기 중에 노출되지 않은 $La_2O_3/HfO_2$ 구조에서 가장 좋은 특성의 MIM capacitor를 얻을 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2003.07a
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• pp.54-57
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• 2003

[ $HfO_xN_y$ ] films using a hafnium tertiary-butoxide $(Hf[OC(CH_3)_3]_4)$ in plasma and $N_2$ ambient were prepared to improve the thermal stability of hafnium-based gate dielectrics. A 10% nitrogen incorporation into $HfO_2$ films showed a smooth surface morphology and a crystallization temperature as high as $200^{\circ}C$ compared with pure $HfO_2$ films. The $TaN/HfO_xN_y/Si$ capacitors showed a stable capacitance-voltage characteristics even at post-metal annealing temperature of $1000^{\circ}C$ in $N_2$ ambient and a constant value of 1.6 nm EOT (equivalent oxide thickness) irrespective of an increase of PDA and PMA temperature. Leakage current densities of $HfO_xN_y$ capacitors annealed at PDA temperature of 800 and $900^{\circ}C$, respectively were approximately one order of magnitude lower than that of $HfO_2$ capacitors.