• Clean Technology
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• v.18 no.3
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• pp.280-286
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• 2012

The dry etching of sacrificial $SiO_2$ was performed in supercritical carbon dioxide. The etching of boron phosphor silica glass (BPSG), tetraethyl orthosilicate (TEOS), thermal $SiO_2$, and Si-nitride (SiN) was investigated by using a two chamber system with HF/py etchant and alcohol additives. The etch rate of sacrificial $SiO_2$ increased upon the addition of methanol. The etch selectivity of BPSG with respect to SiN was highest with IPA although the highest etch rate was resulted from methanol except BPSG. The etch rate increased with the temperature in HF/py/MeOH system. Especially the increase of the etch rate was much higher for BPSG with an increase in the reaction temperature. The etch residue was not reduced apparently upon the addition of alcohol cosolvents to HF/py. While the etch rate in HF/$H_2O$ was higher than HF/py/alcohol system, the rate decreased with the addition of alcohols to HF/$H_2O$. The cantilever beam structure of high aspect ratios was released by the dry ething in supercritical carbon dioxide without damage.

• Korean Journal of Mineralogy and Petrology
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• v.33 no.3
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• pp.195-214
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• 2020

The Samgwang Au-Ag deposit has been one of the largest deposits in Korea. The deposit consists of eight lens-shaped quartz veins which filled fractures along fault zones in Precambrian metasedimentary rock, which feature suggest that it is an orogenic-type deposit. The Ti-bearing minerals occur in wallrock (titanite, ilmenite and rutile) and laminated quartz vein (rutile). They occur minerals including biotite, muscovite, chlorite, white mica, monazite, zircon, apatite in wallrock and white mica, chlorite, arsenopyrite in laminated quartz vein. Chemical composition of titanite has maximum vaules of 3.94 wt.% (Al₂O₃), 0.49 wt.% (FeO), 0.52 wt.% (Nb₂O₅), 0.46 wt.% (Y₂O₃) and 0.43 wt.% (V₂O₅). Titanite with 0.06~0.14 (Fe/Al ratio) and 0.06~0.15 (X_Al (=Al/Al+Fe³⁺+Ti)) corresponds with metamorphic origin and low-Al variety. Chemical composition of ilmenite has maximum values of 0.07 wt.% (ZrO₂), 0.12 wt.% (HfO₂), 0.26 wt.% (Nb₂O₅), 0.04 wt.% (Sb₂O₅), 0.13 wt.% (Ta₂O₅), 2.62 wt.% (As₂O₅), 0.29 wt.% (V₂O₅), 0.12 wt.% (Al₂O₃) and 1.59 wt.% (ZnO). Chemical composition of rutile in wallrock and laminated quartz vein has maximum values of 0.35 wt.%, 0.65 wt.% (HfO₂), 2.52 wt.%, 0.19 wt.% (WO₃), 1.28 wt.%, 1.71 wt.% (Nb₂O₃), 0.03 wt.%, 0.07 wt.% (Sb₂O₃), 0.28 wt.%, 0.21 wt.% (As₂O₅), 0.68 wt.%, 0.70 wt.% (V₂O₃), 0.48 wt.%, 0.59 wt.% (Cr₂O₃), 0.70 wt.%, 1.90 wt.% (Al₂O₃) and 4.76 wt.%, 3.17 wt.% (FeO), respectively. Rutile in laminated quartz vein is higher contents (HfO₂, Nb₂O₃, As₂O₅, Cr₂O₃, Al₂O₃ and FeO) and lower content (WO₃) than rutile in wallrock. The substitutions of rutile in wallrock and laminated quatz vein are as followed : rutile in wallrock [(Fe³⁺, Al³⁺, Cr³⁺) + Hf⁴⁺ + (W⁵⁺, As⁵⁺, Nb⁵⁺) ⟵⟶ 2Ti⁴⁺ + V⁴⁺, 2Fe²⁺ + (Al³⁺, Cr³⁺) + Hf⁴⁺ + (W⁵⁺, As⁵⁺, Nb⁵⁺) ⟵⟶ 2Ti⁴⁺ + 2V⁴⁺], rutile in laminated quartz vein [(Fe³⁺, Al³⁺) + As⁵⁺ ⟵⟶ Ti⁴⁺ + V⁴⁺, (Fe³⁺, Al³⁺) + As⁵⁺ ⟵⟶ Ti⁴⁺ + Hf⁴⁺, 4(Fe³⁺, Al³⁺) ⟵⟶ Ti⁴⁺ + (W⁵⁺, Nb⁵⁺) + Cr³⁺], respectively. Based on these data, titanite, ilmenite and rutile in wallrock were formed by resolution and reconcentration of cations (W⁵⁺, Nb⁵⁺, As⁵⁺, Hf⁴⁺, V⁴⁺, Cr³⁺, Al³⁺, Fe³⁺, Fe²⁺) in minerals of wallrock during regional metamorphism. And then rutile in laminated quartz vein was formed by reconcentration of cations (Nb⁵⁺, As⁵⁺, Hf⁴⁺, Cr³⁺, Al³⁺, Fe³⁺, Fe²⁺) in alteration minerals (white mica, chlorite) and Ti-bearing minerals reaction between hydrothermal fluid originated during ductile shear and Ti-bearing minerals (titanite, ilmenite and rutile) in wallrock.

• Journal of the Semiconductor & Display Technology
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• v.9 no.3
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• pp.75-78
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• 2010

In this study we investigated the electrical properties of ZnO-based MOS capacitor with $HfO_2$ as the gate dielectric. MIM capacitor, which uses either $HfO_2$ or $Al_2O_3$ as the dielectric layer, is also studied to understand the dependency of the dielectrics on the preparation conditions. It was found that thinner $HfO_2$ films yield better electrical properties, namely lower leakage current and higher breakdown electric field. These properties were observed to deteriorate when subsequently annealed. Capacitance in the depletion region of MOS capacitor was found to increase with UV ozone treatment time up to 60min. However, when the treatment time was extended to 120min, the trend is reversed. The 'threshold voltage' was also observed to positively shift with UV ozone treatment time up to 60min. The shift apparently saturated for longer treatment.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2003.11a
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• pp.58-58
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• 2003

최근 전자재료분야 중 고집적 소자를 다루는 분야에서는 산화규소 유전박막의 두께가 얇아짐에 따라 상부전극과 하부기판 사이에서 발생하는 누설전류가 큰 문제가 되었다. 따라서 이를 극복하기 위해 고유전상수를 가진 두꺼운 유전박막을 사용하기 시작하였는데, 그 중 대표적 인 것이 하프늄옥사이드(HfO2)와 알루미나(A12O3)이다. HfO2의 장점은 큰 유전상수를 갖는다는 것이고, A1203의 장점은 열적 안정성 이 뛰어나며, 높은 bandgap에너지를 갖는 것인데, 이 둘의 장점을 살려서 보다 편리한 방법으로 박막을 증착한 것이 바로 HfAlO이다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.129-129
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• 2011

ISFET (ion sensitive field effect transistor)는 용액 중의 각종 이온 농도를 측정하는 반도체 이온 센서이다. ISFET는 작은 소자 크기, 견고한 구조, 즉각적인 반응속도, 기존의 CMOS공정과 호환이 가능하다는 장점이 있다. ISFET의 기본 구조는 기존의 MOSFET (metal oxide semiconductor field effect transistor)에서 고안되었으며, ISFET는 기존의 MOSFET의 게이트 전극 부분이 기준전극과 전해질로 대체되어진 구조를 가지고 있다. ISFET소자의 pH 감지 메커니즘은 감지막의 표면에서 pH용액 속의 이온들이 감지막의 표면에서 속박되어 막의 표면전위의 변화를 유발하는 것을 이용한다. 그 결과, ISFET의 문턱전압의 변화를 일으키게 되고 드레인 전류의 양 또한 달라지게 된다. ISFET의 높은 pH감지능력을 얻기 위하여 높은 high-k물질 들이 감지막으로서 연구되었다. Al2O3와 HfO2는 높은 유전상수, non-ideal 효과에 대한 immunity 그리고 높은 pH 감지능력 등 많은 장점을 가지고 있는 물질로 알려졌다. 본 연구에서는, SiO2/HfO2/Al2O3 (OHA) 적층막을 이용한 EIS (electrolyte- insulator-silicon) pH센서를 제작하였다. EIS구조는 ISFET로의 적용이 용이하며 ISFET보다 제작 방법과 소자 구조가 간단하다는 장점이 있다. HfO2은 22~25의 높은 유전상수를 가지며 높은 pH 감지능력으로 인하여 감지막으로서 많은 연구가 이루어지고 있는 물질이다. 하지만 HfO2의 물질이 가진 고유의 특성상 화학적 용액에 대한 non-ideal 효과는 다른 금속계열 산화막에 비하여 취약한 모습을 보인다. 반면에 Al2O3의 유전상수는 HfO2보다 작지만 화학용액으로 인한 손상에 대하여 강한 immunity가 있는 재료이다. 이러한 물질들의 성질을 고려하여 OHA의 새로운 감지막의 적층구조를 생각하였다. 먼저 Si과 high-k물질의 양호한 계면상태를 이루기 위하여 5 nm의 얇은 SiO2막을 완충막으로서 성장시켰다. 다음으로 높은 유전상수를 가지고 있는 8 nm의 HfO2을 증착시킴으로서 소자의 물리적 손상에 대한 안정성을 향상시켰다. 최종적으로 화학용액과 직접적인 접촉이 되는 부분은 non-ideal 효과에 강한 Al2O3을 적층하여 소자의 화학적 손상에 문제점을 개선시켰다. 결론적으로 감지막의 적층 모델링을 통하여 각각의 high-k 물질이 가진 고유의 특성에 대한 한계점을 극복함으로써 높은 pH 감지능력뿐만 아니라 신뢰성 있는 pH 센서가 제작 되었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.162-162
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• 2012

Sub 100 nm의 Complementary Metal-Oxide-Semiconductor (CMOS) 소자를 구동하기 위해서는 2.0 nm 이하의 $SiO_2$ oxide에 해당하는 전기적 특성이 요구된다. 그러나 2.0 nm 이하의 $SiO_2$에서는 누설 전류가 너무 크기 때문에 이를 대체하기 위해서 유전 상수 (dielectric permittivity)가 높은 $HfO_2$ (${\varepsilon}=25$), $Al_2O_3$, $HfO_2/Al_2O_3$ laminate 등의 high-k dielectric 물질들이 연구되고 있다[1]. High-k dielectric 물질의 전기적 특성은 박막 조성, 두께 및 전극과의 계면에 생성되는 계면 층이나 불순물(Impurity) 거동에 크게 의존하므로 High-k dielectric/전극(Metal or Si) 구조에서 조성 및 불순물의 거동에 대한 정확한 평가가 주요 쟁점으로 부각되고 있다. 이를 평가하기 위해 일반적으로 $Ar^+$ ion에 의한 depth profiling 분석이 진행되나 Oxygen 원자의 선택적 식각에 기인된 분석 깊이 분해능(Depth Resolution) 왜곡으로 계면 층의 형성이나 불순물의 거동을 정확하게 평가할 수 없다. 이러한 예로는 $Ta_2O_5$ 및 $SrBi_2Ta_2O_9$와 같은 다 성분 계 산화막에 $Ar^+$ ion 주사 시 발생하는 선택적인 식각(Preferential Sputtering) 때문에 박막의 실제 조성 및 거동을 평가하는 것은 어렵다고 보고된 바 있다[2,3]. 본 연구에서는 $90{\AA}$인 적층 $Hf_xO_y/Al_xO_y/Hf_xO_y$ 구조에서의 불순물 거동 분석 능력 확보 상 주요 인자인 깊이 분해능 개선을 Secondary Ion Mass Spectroscopy(SIMS)의 primary ion 종, impact energy 및 주사 각도를 변화시켜 ~1 nm 수준까지 구현하였다. 이러한 분석 깊이 분해능의 개선은 Low Impact Energy, 입사 이온의 glancing angle 및 Cluster ion 적용에 의존하며 이들 요인의 효과에 대해 비교/고찰하고자 한다.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• v.5 no.2
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• pp.120-126
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• 2005

We have proposed a characteristic method to estimate real composition when multi component oxide films are deposited by ALD. Final atomic concentration ratio was theoretically calculated from the film densities and growth rates for $HfO_2$ and $Al_2O_3$ using ALD processed HfxAhOz mms.W e have transformed initial source feeding ratio during deposition to fins] atomic ratio in $Hf_xAl_yO_z$ films through thickness factors ($R_{HFO_2}$ ami $R_{Al_2O_3}$) ami concentration factor(C) defined in our experiments. Initial source feeding ratio could be transformed into the thickness ratio by each thickness factor. Final atomic ratio was calculated from thickness ratio by concentration factor. It has been successfully confirmed that the predicted atomic ratio was in good agreement with the actual measured value by ICP-MS analysis.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2009.11a
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• pp.34-34
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• 2009

The electrical characteristics of tunnel barrier engineered charge trap flash (TBE-CTF) memory with $SiO_2/Si_3N_4/SiO_2/Si$ engineered tunnel barrier, $HfO_2$ charge trap layer and $Al_2O_3$ blocking oxide layer (MAHONOS) were investigated. The energy bad diagram was designed by using the quantum-mechanical tunnel model (QM) and then the CTF memory devices were fabricated. As a result, the best thickness combination of MAHONOS is confirmed. Moreover, not enhanced P/E speed (Program: about $10^6$ times) (Erase: about $10^4$ times) but also enhanced retention and endurance characteristics are represented.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.13 no.2 s.39
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• pp.27-31
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• 2006

We reported the grain growth of pentacone on $HfO_2$ film depending on OTS treatment. The hydrophilic $HfO_2$ thin film was changed into hydrophobic with less interface energy by OTS treatment. The grain size of pentacene on OTS/$HfO_2$ film was increased from 50 nm to 90 nm with the variation of surface energy and the structure was maintained 3-dimensional island structure. Pentacene on OTS/$HfO_2$ surface was directionally arrayed due to appearance of the only thin film phase without bulk phase by OTS treatment.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• v.14 no.5
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• pp.543-548
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• 2014

In this paper, the dielectric relaxation and reliability of high capacitance density metal-insulator-metal (MIM) capacitors using $Al_2O_3-HfO_2-Al_2O_3$ and $SiO_2-HfO_2-SiO_2$ sandwiched structure under constant voltage stress (CVS) are characterized. These results indicate that although the multilayer MIM capacitor provides high capacitance density and low dissipation factor at room temperature, it induces greater dielectric relaxation level (in ppm). It is also shown that dielectric relaxation increases and leakage current decreases as functions of stress time under CVS, because of the charge trapping effect in the high-k dielectric.