• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2003년도 하계학술대회 논문집 Vol.4 No.1
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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.

• 한국결정성장학회지
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• 제19권6호
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• pp.311-317
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• 2009

CAD/CAM 가공이 가능한 치과용 3Y-TZP블록을 제조하였다. 블록 제조를 위하여 3Y-TZP분말에 $HfO_2$와 $CeO_2$ 분말을 첨가하여 $800{\sim}1100^{\circ}C$에서 열처리 한 후 $1450^{\circ}C$에서 소결하였으며, 이때 $HfO_2$와 $CeO_2$ 분말의 첨가량 및 열처리 조건에 따른 블록의 기계적 특성 및 화학적 특성을 조사하였다. EDS mapping 이미지를 통하여 $HfO_2$와 $CeO_2$ 분말이 3Y-TZP에 비교적 분산이 잘되어 있음을 확인하였다. 본 실험에서는 3 wt% $HfO_2$가 첨가된 블록이 가장 높은 굽힘 강도(1 GPa)를 나타내었으며, 3 wt% $CeO_2$가 첨가된 블록은 수열분위기하에서의 $t-ZrO_2$의 안정성을 향상 시키는 것으로 확인되었다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2017년도 춘계학술대회 논문집
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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.

• 전기전자학회논문지
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• 제25권3호
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• pp.501-505
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• 2021

본 연구에서는 HfO₂와 Al₂O₃ 비율을 조절하여 게이트 절연막을 구성하고, 게이트 절연막에 따른 a-ITGZO 박막트랜지스터의 전기적 특성을 분석하였다. HfO₂ 게이트 절연막, HfO₂와 Al₂O₃ 비율이 2:1인 게이트 절연막, HfO₂와 Al₂O₃ 비율이 1:1인 게이트 절연막으로 구성된 a-ITGZO 박막트랜지스터의 전자이동도는 각각 32.3, 26.4, 16.8 cm²/Vs이고 SS 값은 각각 206, 160, 173 mV/dec 이며 히스테리시스 윈도우 폭은 각각 0.60, 0.12, 0.09 V 이었다. 게이트 절연막에서 Al₂O₃ 비율이 높아질수록 a-ITGZO 박막트랜지스터의 히스테리시스 윈도우 폭이 감소했는데, 이는 Al₂O₃ 비율이 높아질수록 게이트 절연막과 채널 박막 사이의 interface trap density가 감소했기 때문이다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2006년도 하계학술대회 논문집 Vol.7
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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.

• 전기전자학회논문지
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• 제22권3호
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• pp.780-785
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• 2018

본 논문에서는 tunable RF 기기에 적용이 가능한 $HfO_2$ 강유전체를 활용하여 metal-ferroelectric-metal (MFM) 커패시터를 구현하였으며 마이크로파 대역주파수 까지 전압에 따른 커패시턴스 tunability 특성을 고찰 하였다. 1kHz부터 5GHz 대역에 이르기까지 광범위한 범위의 커패시턴스-전압 특성을 분석하였으며 커패시턴스 tunability는 500 MHz 이상의 주파수에서 2.5 GHz 대역까지 ~3 %의 tunability가 유지되는 것을 확인 하여 마이크로파 주파수 대역에서 ALD $HfO_2$기반 전자 제어 가변 커패시터의 사용 가능성을 입증하였다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제26권11호
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• pp.821-825
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• 2013

Effect of multi-stacked layer (MSL), 0.1 mol (M) and 0.3 mol (M) hafnium oxide ($HfO_2$) alignment layers were fabricated via a solution-process for LCs orientation. The solutions were spin-coated and annealed in a furnace. MSL consists of three sub-layers using 0.1 M solution, mono-layer (ML) is composed of 0.3 M $HfO_2$ solution. Then ion-beam irradiation was treated with 1.8 keV for 2 min. $HfO_2$-based LC cells were investigated through photographs, pre-tilt angle using crystal rotation method, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) measurement, and surface roughness using atomic force microscopy(AFM) for their characteristic research. Good LC orientation characteristics were observed on MSL $HfO_2$ surface. The LC alignment mechanism on MSL $HfO_2$ and ML $HfO_2$ surfaces was attributed to van der Waals (VDW) interaction between the LC molecular and substrate surface.

• 한국위성정보통신학회논문지
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• 제10권3호
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• pp.89-93
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• 2015

본 연구에서는 이온빔 처리된 $HfO_2$ 박막을 이용한 액정디스플레이의 프리틸트각을 제어함으로써, 작은 구동전압에서도 안정적으로 구동할 수 있는 디스플레이 소자에 응용할 수 있는 특성을 연구하였다. $HfO_2$ 박막의 원자 수준의 증착을 통해서 높은 유전율의 박막을 제조할 수 있었으며, 이는 저전력 구동을 위해서 필수적인 요소라고 생각한다. 또한 이러한 $HfO_2$ 박막의 액정배향성을 확인하여 균일한 액정배향을 통해서 디스플레이 소자로의 응용가능성을 확인하였다. 특히 $HfO_2$ 박막에서의 액정배향성에 대해서 액정배향의 대표적인 특성인 프리틸트각의 제어를 실험을 통해서 확인하였다. 실험결과 이온빔처리를 한 $HfO_2$ 박막에서의 액정배향의 특성을 접촉각특성을 대표화하여 정량화 할 수 있었다. 본 연구의 결과 액정의 배향성 확보 및 프리틸트각을 제어할 수 있는 고유전율 $HfO_2$ 박막의 제조가 가능한 것을 확인할 수 있었으며, 고유전율 특성에서 기인하는 저전력 구동의 가능성을 확인할 수 있었다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2001년도 하계학술대회 논문집
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• pp.832-835
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• 2001

We report the structural and electrical properties of hafnium oxide (HfO$_2$) films with tungsten silicide (WSi$_2$) metal gate. In this study, HfO$_2$thin films were fabricated by oxidation of sputtered Hf metal films on Si, and WSi$_2$was deposited directly on HfO$_2$by LPCVD. The hysteresis windows in C-V curves of the WSi$_2$HfO$_2$/Si MOS capacitors were negligible (<20 mV), and had no dependence on frequency from 10 kHz to 1 MHz and bias ramp rate from 10 mV to 1 V. In addition, leakage current was very low in the range of 10$^{-9}$ ~10$^{-10}$ A to ~ 1 V, which was due to the formation of interfacial hafnium silicate layer between HfO$_2$and Si. After PMA (post metallization annealing) of the WSi$_2$/HfO$_2$/Si MOS capacitors at 500 $^{\circ}C$ EOT (equivalent oxide thickness) was reduced from 26 to 22 $\AA$ and the leakage current was reduced by approximately one order as compared to that measured before annealing. These results indicate that the effect of fluorine diffusion is negligible and annealing minimizes the etching damage.

• 한국재료학회지
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• 제17권5호
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• pp.263-267
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• 2007

Hafnium oxide $(HfO_2)$ films were deposited on Si(100) substrates by remote plasma-enhanced atomic layer deposition (PEALD) method at $250^{\circ}C$ using TEMAH [tetrakis(ethylmethylamino)hafnium] and $O_2$ plasma. $(HfO_2)$ films showed a relatively low carbon contamination of about 3 at %. As-deposited and annealed $(HfO_2)$ films showed amorphous and randomly oriented polycrystalline structure. respectively. The interfacial layer of $(HfO_2)$ films deposited using remote PEALD was Hf silicate and its thickness increased with increasing annealing temperature. The hysteresis of $(HfO_2)$ films became lower and the flat band voltages shifted towards the positive direction after annealing. Post-annealing process significantly changed the physical, chemical, and electrical properties of $(HfO_2)$ films. $(HfO_2)$ films deposited by remote PEALD using TEMAH and $O_2$ plasma showed generally improved film qualities compare to those of the films deposited by conventional ALD.