• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.288-288
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• 2011

최근 Charge Trap Flash (CTF) Non-Volatile Memory (NVM) 소자가 30 nm node 이하로 보고 되면서, 고집적화 플래시 메모리 소자로 각광 받고 있다. 기존의 CTF NVM 소자의 tunnel layer로 쓰이는 SiO2는 성장의 용이성과 Si 기판과의 계면특성, 낮은 누설전류와 같은 장점을 지니고 있다. 하지만 단일층의 SiO2를 tunnel layer로 사용하는 기존의 Non-Valatile Memory (NVM)는 두께가 5 nm 이하에서 direct tunneling과 Stress Induced Leakage Current (SILC) 등의 효과로 인해 게이트 누설 전류가 증가하여 메모리 보존특성의 감소와 같은 신뢰성 저하에 문제점을 지니고 있다. 이를 극복하기 위한 방안으로, 최근 CTF NVM 소자의 Tunnel Barrier Engineered (TBE) 기술이 많이 접목되고 있는 상황이다. TBE 기술은 SiO2 단일층 대신에 서로 다른 유전율을 가지는 절연막을 적층시킴으로서 전계에 대한 민감도를 높여 메모리 소자의 쓰기/지우기 동작 특성과 보존특성을 동시에 개선하는 방법이다. 또한 터널링 절연막으로 유전률이 큰 High-K 물질을 이용하면 물리적인 두께를 증가시킴으로서 누설 전류를 줄이고, 단위 면적당 gate capacitance값을 늘릴 수 있어 메모리 소자의 동작 특성을 개선할 수 있다. 본 연구에서는 CTF NVM 소자의 trap layer로 쓰이는 HfO2의 두께를 5 nm, blocking layer의 역할을 하는 Al2O3의 두께를 12 nm로 하고, tunnel layer로 Si3N4막 위에 유전율과 Energy BandGap이 유사한 HfAlO와 ZrO2를 적층하여 Program/Erase Speed, Retention, Endurance를 측정을 통해 메모리 소자로서의 특성을 비교 분석하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.283-283
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• 2011

본 연구에서는 XRR 측정에 있어 박막두께 표준보급을 하기 위하여 표준물질을 이온빔 스퍼터링 증착법을 이용하여 제작하였다. 시편제작 시 공기 중 노출에 의해 산화가 되지 않는 산화물 박막과 산화물 기판을 선택하였다. 기판 및 타겟물질 등을 변화시키면서 제작된 시편의 특성을 살펴보았다. 사용된 타겟 물질로는 HfO2, Ta2O5, Cr2O3를 사용하였으며, 기판으로는 glass, sapphire, quartz, SiO2(1 ${\mu}m$-thermal oxidation)를 사용하였다. 산화물 타겟을 사용하여 증착 시 타겟 주위로 생기는 전하들의 charge build-up 되는 현상은 neutralizer를 사용함으로써 문제를 해결하였다. 제작된 시편은 XRR을 이용하여 측정하였고, XRR simulation과 curve fitting을 통하여 박막의 두께, 표면 및 계면의 거칠기, 밀도를 평가하였다. 기판으로 사용된 glass, quartz는 타겟 물질과 관계없이 표면 거칠기가 좋지 않아 XRR 반사율이 급격히 떨어지면서 측정되는 각도의 영역이 작아졌다. sapphire로 제작한 시편에서는 측정된 데이터와 simulation의 curve fitting이 양호하지 않았다. 이 문제는 현재 조사중에 있다. SiO2 기판으로 제작한 시편의 경우 타겟 물질과 관계없이 XRR curve fitting 결과가 양호 하였다. 그 중 Cr2O3의 결과가 다른 타겟 물질에 비해 x 2 값이 작았고 반사율 곡선에서의 거칠기와 진폭도 양호하였다. 위 연구결과로써 SiO2 기판을 사용한 Cr2O3 타겟 물질로 제작된 시편이 XRR 박막 두께 표준물질로써 적합한 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2009.08a
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• pp.211-211
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• 2009

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2010.06a
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• pp.358-358
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• 2010

To improve the programming/erasing speed and leakage current of multiple dielectric stack tunnel barrier engineering (TBE) Non-volatile memory, We propose a new concept called staggered structure of TBE memory. In this study, We fabricated staggered structure capacitor on $Si_3N_4$ stacked HfAlO and measured C-V curve that can observe tunneling characteristic of this device as various annealing temperature compared with that of single layer $SiO_2$ capacitor.

• Applied Science and Convergence Technology
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• v.25 no.3
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• pp.56-60
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• 2016

The ALD process is an adequate technique to meet the requirements that come with the downscaling of semiconductor devices. To obtain thin films of the desired standard, it is essential to understand the thermal decomposition properties of the precursors. As such, this study examined the thermal decomposition properties of TEMAHf precursors and its effect on the formation of $HfO_2$ thin films. FT-IR experiments were performed before deposition in order to analyze the thermal decomposition properties of the precursors. The measurements were taken in the range of $135^{\circ}C-350^{\circ}C$. At temperatures higher than $300^{\circ}C$, there was a rapid decrease in the absorption peaks arising from vibration of $Sp^3$ C-H stretching. This showed that the precursors experienced rapid decomposition at around $275^{\circ}C-300^{\circ}C$. $HfO_2$ thin films were successfully deposited by Atomic Layer Deposition (ALD) at $50^{\circ}C$ intervals between $150^{\circ}C$ to $400^{\circ}C$; the deposited films were characterized using a reflectometer, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), Grazing Incidence X-ray Diffraction (GIXRD), and atomic force microscopy (AFM). The results illustrate the relationship between the thermal decomposition temperature of TEMAHf and properties of thin films.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.406-406
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• 2010

일반적으로, 나노스케일의 MOS 소자에서는 게이트 절연체 두께가 감소함에 따라 tunneling effect의 증가로 인해 PID (plasma induced damage)로 인한 소자 특성 저하 현상을 감소하는 추세로 알려져 있다. 하지만 요즘 많이 사용되고 있는 high-k 게이트 절연체의 경우에는 오히려 더 많은 charge들이 trapping 되면서 PID가 오히려 더 심각해지는 현상이 나타나고 있다. 이러한 high-k 게이트 식각 시 현재는 주로 Hf-based wet etch나 dry etch가 사용되고 있지만 gate edge 영역에서 high-k 게이트 절연체의 undercut 현상이나 PID에 의한 소자특성 저하가 보고되고 있다. 본 연구에서는 이에 차세대 MOS 소자의 gate stack 구조중 issue화 되고 있는 metal gate 층과 gate dielectric 층의 식각공정에 각각 중성빔 식각과 중성빔 원자층 식각을 적용하여 전기적 손상 없이 원자레벨의 정확한 식각 조절을 해줄 수 있는 새로운 two step 식각 공정에 대한 연구를 진행하였다. 먼저 TiN metal gate 층의 식각을 위해 HBr과 $Cl_2$ 혼합가스를 사용한 중성빔 식각기술을 적용하여 100 eV 이하의 에너지 조건에서 하부층인 $HfO_2$와 거의 무한대의 식각 선택비를 얻었다. 하지만 100 eV 조건에서는 낮은 에너지에 의한 빔 스케터링으로 실제 패턴 식각시 etch foot이 발생되는 현상이 관찰되었으며, 이를 해결하기 위하여 먼저 높은 에너지로 식각을 진행하고 $HfO_2$와의 계면 근처에서 100 eV로 식각을 해주는 two step 방법을 사용하였다. 그 결과 anistropic 하고 하부층에 etch stop된 식각 형상을 관찰할 수 있었다. 다음으로 3.5nm의 매우 얇은 $HfO_2$ gate dielectric 층의 정확한 식각 깊이 조절을 위해 $BCl_3$와 Ar 가스를 이용한 중성빔 원자층 식각기술을 적용하여 $1.2\;{\AA}$/cycle의 단일막 식각 조건을 확립하고 약 30 cycle 공정시 3.5nm 두께의 $HfO_2$ 층이 완벽히 제거됨을 관찰할 수 있었다. 뿐만 아니라, vertical 한 식각 형상 및 향상된 표면 roughness를 transmission electron microscope(TEM)과 atomic force microscope (AFM)으로 관찰할 수 있었다. 이러한 중성빔 식각과 중성빔 원자층 식각기술이 결합된 새로운 gate recess 공정을 실제 MOSFET 소자에 적용하여 기존 식각 방법으로 제작된 소자 결과를 비교해 본 결과 gate leakage current가 약 one order 정도 개선되었음을 확인할 수 있었다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 1999.07g
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• pp.3310-3312
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• 1999

We have studied the method of silicon direct bonding using the mixture of $HNO_$, $H_2O_2$, and HF chemicals called the controlled slight etch (CSE) solution for the effective wafer cleaning. CSE, two combinations of oxidizing and etching agents, have been used to clean the silicon surfaces prior to wafer bonding. Two wafers of silicon and silicon dioxide were contacted each other at room temperature and postannealed at $300{\sim}1100^{\circ}C$ in $N_2$ ambient for 2.5 h. We have cleaned silicon wafers with the various HF concentrations and characterized the parameters with regard to surface roughness, chemical nature, chemical oxide thickness, and bonding energy. It was observed that the chemical oxide thickness on silicon wafer decreased with increasing HF concentrations. The initial interfacial energy and final energy postannealed at $1100^{\circ}C$ for 2.5h measured by the crack propagation method was 122 $mJ/m^2$ and 2.96 $mJ/m^2$, respectively.

• Journal of the Korean Magnetics Society
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• v.6 no.6
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• pp.361-366
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• 1996

$NdFe_{10.7}Ti_{1.3}$ has been studied with X-ray diffraction, Mossbauer spectroscopy and vibrating sample magnet-ometer(VSM). The alloys were prepared by arc-melting under an argon atmosphere. The $NdFe_{10.7}Ti_{1.3}$ contains some $\alpha-Fe$, from X-ray and Mossbauer measurements. The $NdFe_{10.7}Ti_{1.3}$ has the $ThMn_{12}$-type tetragonal struc-ture with $a_{0}=8.607{\AA}\;and\;c_{0}=4.790{\AA}$. The Curie temperature ($T_c$) of the $NdFe_{10.7}Ti_{1.3}$ is 590 K from $M\"{o}ssbauer$ spectroscopy performed at various temperatures ranging from 13 to 800 K. Each spectrum below $T_c$ was fitted with six subspectra of Fe sites in the structure$(8i_{1},\;8i_{2},\;8j_{2},\;8j_{1},\;8f\;and\;{\alpha}-Fe)$. The area fractions of the subspectra at room temperature are 13.8%, 15.4%, 17%, 16.4%, 34.1% and 3.3%, respectively. Magenetic hyperfine fields for the Fe sites decrease in the order, $H_{hf}(8i)>H_{hf}(8j)>H_{hf}(8f)$. The abrupt changes in the magnetic hyperfine field, isomer shift and magnetic moment observed at about 180 K in $NdFe_{10.7}Ti_{1.3}$ are attributed to spin reorientation.

• Economic and Environmental Geology
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• v.32 no.3
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• pp.247-260
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• 1999

Geochermical characteristics of the fluvial sediments deprnding on particle size distribution size were investigated in the respect of majir, minor and rare eath element chemisitry. Ratios of $Al_{2}O_{3}/Na_{2}O$ and $K_{2}O/Na_{2}O$ of the sediments show the homogeneous valus, and partly positive correlation with $SiO_{2}/Al_{2}O_{3}$, respecively. Characteristics of minor element ratios (V/Ni, Cr/V, Ni/Co and Zr/Hf)are within the lower and narrow range. Thesesuggested that sediment sources may be acidic to intermediate granitic rock, and may be explained by simple weathering and sedimentation. With increasing SiO2 contents, concentrations of $Al_{2}O_{3}$, $Fe_{2}O_{3}$, CaO and MgO decreased, but those of $K_{2}O$ and $Na_{2}O$ increased, Concentrations of Ba, Be, Cs, Cu, Li, Ni, Sr, V and Zr show comparatively normal negative and some positive trends. Compared with the mean composition of granite, concentrations of $Al_{2}O_{3}$, $Fe_{2}O_{3}$, MnO, CaO and MgO in the sediments of the study area were highly enriced. Among some minor and rare earth elements, concentrations of As, Cd, Cu, and V were enriched, but those of Be, Ce, Rb, Sc, Sr and Zn were depleted when compared with average composition of granite. By decreasing of particle size fractions, SiO2, Rb and Sr conterts decreased, but concentrations of $Al_{2}O_{3}$, $Fe_{2}O_{3}$, CaO, MgO, $TiO_{2}$, MgO, $P_{2}O_{5}$, Be, Cu, Hf, Pb, V and Zr increased. From the correlations between particle size fractions and element concenreations, some elements of $Fe_{2}O_{3}$, CaO, MgO, $P_{2}O_{5}$, Cu, Ni, Zn and Zr showed typical trends in the secondary contramination sediments. These trends are typically shown under 100 mesh fractions. It indicates that the fraction of minus 100 mesh is the optimum size fraction for geochemical and environmental survey.

• Journal of Sensor Science and Technology
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• v.29 no.4
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• pp.266-269
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• 2020

In this study, we investigated the effect of a sulfur passivation (S-passivation) process step on the electrical properties of surface-channel In_0.7Ga_0.3As quantum-well (QW) metal-oxide-semiconductor field-effect transistors (MOSFETs) with S/D regrowth contacts. We fabricated long-channel In_0.7Ga_0.3As QW MOSFETs with and without (NH₄)₂S treatment and then deposited 1/4 nm of Al₂O₃/HfO₂ through atomic layer deposition. The devices with S-passivation exhibited lower values of subthreshold swing (74 mV/decade) and drain-induced barrier lowering (19 mV/V) than the devices without S-passivation. A conductance method was applied, and a low value of interface trap density D_it (2.83×10¹² cm^-2eV^-1) was obtained for the devices with S-passivation. Based on these results, interface traps between InGaAs and high-κ are other defect sources that need to be considered in future studies to improve III-V microsensor sensing platforms.