• 한국재료학회지
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• 제6권4호
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• pp.395-400
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• 1996

반도체 소자가 점점 고집적회되고 고성능화되면서 Si 기판 세정 방법은 그 중요성이 더욱 더 커지고 있다. 특히 ULSI급 소자에서는 세정 방법이 소자 생산수율 및 신뢰성에 큰 영향을 끼치고 있다. 본 연구에서는 HF-last 세정에 UV/O3과 SC-1 세정을 삽입하여 그 영향을 관찰하였다. 세정 방법은 HF-last 세정을 기본으로 split 1(piranha+HF), split 2(piranha+UV/O3+HF), split 3(piraha+SC-1+HF), split 4(piranha+(UV/O3+HF) x3회 반복)의 4가지 세정 방법으로 나누어 실험하였다. 세정을 마친 Si 기판은 Total X-Ray Fluorescence Spectroscopy(AFM)을 사용하여 표면거칠기를 측정하였다. 또한 세정류량을 측정하고, Atomic Force Microscopy(AFM)을 사용하여 표면거칠기를 측정하였다. 또한 세정후 250$\AA$의 gate 산화막을 성장시켜 전기적 특성을 측정하였다. UV/O3을 삽입한 split 2와 split 4세정방법이 물리적, 전기적 특성에서 우수한 특성을 나타냈고, SC-1을 삽입한 split 3세정 방법이 표준세정인 split 1세정 방법보다 우수하지 못한 결과를 나타냈다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 하계학술대회 논문집 Vol.9
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• pp.477-477
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• 2008

For more than three decades, the gate dielectrics in CMOS devices are $SiO_2$ because of its blocking properties of current in insulated gate FET channels. As the dimensions of feature size have been scaled down (width and the thickness is reduced down to 50 urn and 2 urn or less), gate leakage current is increased and reliability of $SiO_2$ is reduced. Many metal oxides such as $TiO_2$, $Ta_2O_4$, $SrTiO_3$, $Al_2O_3$, $HfO_2$ and $ZrO_2$ have been challenged for memory devices. These materials posses relatively high dielectric constant, but $HfO_2$ and $Al_2O_3$ did not provide sufficient advantages over $SiO_2$ or $Si_3N_4$ because of reaction with Si substrate. Recently, $HfO_2$ have been attracted attention because Hf forms the most stable oxide with the highest heat of formation. In addition, Hf can reduce the native oxide layer by creating $HfO_2$. However, new gate oxide candidates must satisfy a standard CMOS process. In order to fabricate high density memories with small feature size, the plasma etch process should be developed by well understanding and optimizing plasma behaviors. Therefore, it is necessary that the etch behavior of $HfO_2$ and plasma parameters are systematically investigated as functions of process parameters including gas mixing ratio, rf power, pressure and temperature to determine the mechanism of plasma induced damage. However, there is few studies on the the etch mechanism and the surface reactions in $BCl_3$ based plasma to etch $HfO_2$ thin films. In this work, the samples of $HfO_2$ were prepared on Si wafer with using atomic layer deposition. In our previous work, the maximum etch rate of $BCl_3$/Ar were obtained 20% $BCl_3$/ 80% Ar. Over 20% $BCl_3$ addition, the etch rate of $HfO_2$ decreased. The etching rate of $HfO_2$ and selectivity of $HfO_2$ to Si were investigated with using in inductively coupled plasma etching system (ICP) and $BCl_3/Cl_2$/Ar plasma. The change of volume densities of radical and atoms were monitored with using optical emission spectroscopy analysis (OES). The variations of components of etched surfaces for $HfO_2$ was investigated with using x-ray photo electron spectroscopy (XPS). In order to investigate the accumulation of etch by products during etch process, the exposed surface of $HfO_2$ in $BCl_3/Cl_2$/Ar plasma was compared with surface of as-doped $HfO_2$ and all the surfaces of samples were examined with field emission scanning electron microscopy and atomic force microscope (AFM).

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2003년도 추계학술대회 논문집 Vol.16
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• pp.11-14
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• 2003

[ $HfO_2$ ] thin films were deposited at $300^{\circ}C$ on p-type Si (100) substrates using $HfO_2(HfO_xN_y)$ as the precursor by plasma-enhanced chemical vapor deposition and were annealed at $300^{\circ}C$ in nitrogen plasma ambient. Compared with $HfO_2$, nitrogen plasma annealed $HfO_2$ show good chemical stability, higher crystallization temperature, lower leakage current and thermal stability. Leakage current density of nitrogen plasma annealed $HfO_2$ is approximately one order of magnitude lower than that of $HfO_2$ for the same EOT. The improvement in electrical characteristics of nitrogen plasma annealed $HfO_2$ can be explained by the better thermal stability due to nitrogen incorporation.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2006년도 제31회 학술논문발표회 초록집
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• pp.138-138
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• 2006

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2008년도 제35회 하계학술대회 초록집
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• pp.159-159
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• 2008

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2010년도 하계학술대회 논문집
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• pp.382-382
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• 2010

The etch characteristics of the $HfAlO_3$ thin films and selectivity of $HfAlO_3$ to $SiO_2$ in $Cl_2/BCl_3$/Ar plasma were investigated in this work. The maximum etch rate was 108.7 nm/min and selectivity of $HfAlO_3$ to $SiO_2$ was 1.11 at $Cl_2$(3sccm)/$BCl_3$(4sccm)/Ar(16sccm), RF power of 500 W, DC-bias voltage of - 100 V, process pressure of 1 Pa and substrate temperature of $40^{\circ}C$. As increasing RF power and DC-bias voltage, etch rates of the $HfAlO_3$ thin films increased. Whereas as decreasing of the process pressure, those of the $HfAlO_3$ thin films were increased. The chemical reaction on the surface of the etched the $HfAlO_3$ thin films was investigated with X-ray photoelectron spectroscopy (XPS).

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.303-303
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• 2012

X-선 반사율 측정법(XRR)은 비파괴적인 측정방법으로 수 nm의 두께를 정밀하게 측정할 수 있는 장점으로 반도체 산업현장에서 많은 관심과 연구가 이루어지고 있다. 이러한 XRR의 두께 측정 정밀도를 향상시키고 부정확한 결과를 방지하기 위하여 측정기기를 검증하고 보정할 수 있는 두께 표준물질을 필요로 하고 있다. 본 연구에서는 IBSD (ion beam sputtering deposition)와 ALD (atomic layer deposition)를 이용하여 5 nm, 10 nm의 $HfO_2$ 박막을 제작하고, XRR용 두께 표준물질로 응용할 수 있는지를 살펴보았다. 먼저 두께표준물질로 제작하기 위해서는 박막과 기판이 안정한 상태를 유지해야 한다. 이에 박막은 공기 중 노출에 의한 산화로 박막의 두께가 변할 수 있는 금속박막 대신에 공기 중에서도 안정한 산화물 박막인 $HfO_2$ 박막을 사용하고 기판은 Si wafer를 thermal공기 중에서도 안정한 산화물 박막인 $HfO_2$ 박막을 사용하고 기판은 Si wafer를 therma oxidation법을 이용하여 $1{\mu}m$ 두께로 제작한 비정질 $SiO_2$ 기판을 사용했다. 제작된 시료의 특성평가를 위해 XRR (X-ray reflectometer) 측정을 통해 두께, 거칠기 및 밀도를 확인하였고, TEM (transmission electron microscope)으로 두께 측정을 하여 XRR로 얻은 두께결과와 비교하였다. 측정결과를 확인하였을 때 두 증착 방법 중 ALD를 이용하여 제작한 시편에서는 박막과 기판사이의 interface가 sharp하여 반사율 곡선의 진폭이 크게 잘 나타났고 fitting 결과도 우수하여 IBSD로 증착한 시편보다 두께 표준물질로 응용하기에 더 적합하였다.

• 세라미스트
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• 제4권1호
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• pp.46-55
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• 2001

$SiO_2$ 절연막의 우수한 절연특성 및 계면 특성으로 인해 지난 40여년 간 MOSFET 소자에 사용되어 왔으나, 차세대 $0.1{\mu}m$ 소자에서는 direct tunneling에 의한 누설전류가 지나치게 증가하여 더 이상 사용되기가 어렵다. 이에 대한 대안으로 많은 연구 그룹에서 고유전율 박막에 대한 연구를 하고 있으나 아직까지 $SiO_2$와 비교할 만한 탁월한 계면특성을 가진 절연막은 개발되어 있지 않아서, 수년 내에 개발될 $0.1{\mu}m$ MOSFET 소자의 개발에 가장 심각한 기술적 문제로 지적되고 있다. 현재의 연구경향을 종합할 때, $HfO_2$, $ZrO_2$, $HfSiO_x$, $ZrSiO_x$를 이용하여 계면 공정의 최적화를 통해 1-2nm급의 절연막을 구현하고, 1nm급 이하에서는 이보다 더 높은 유전상수를 가지는 재료의 선택과 이를 epitaxy로 성장시키는 방법에 대한 연구가 필수적이다.

• E2M - 전기 전자와 첨단 소재
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• 제7권4호
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• pp.294-299
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• 1994

CHF$_{3}$/CH$_{4}$Ar 플라즈마에 의해 형성된 산화막 식각 잔류물의 화학구조와 이 잔류물의 제거를 위한 세정방법을 x-ray photoelectron spectroscopy를 이용하여 조사하였다. 잔류무르이 구조는 CF$_{x}$-polymer와 Si-C, Si-O 결합으로 이루어진 SiO$_{y}$ C$_{z}$ 이었다. CF$_{4}$O$_{2}$ 플라즈마에 의한 silicon light etch는 산화막 식각 잔류물인 SiO$_{y}$ C$_{z}$ 층과 손상된 실리콘 표면을 제거하엿으며 NH$_{4}$OH-H$_{2}$O$_{2}$과 HF용액으로 완전히 제거되는 CF$_{x}$-polymer/SiO$_{x}$층을 남겼다. 100.angs.정도의 silicon light etch는 minority carrier life time과 thermal wave signal값을 초기 웨이퍼 수준까지 회복시켰으며 접합누설 전류도 거의 습식 식각 공정수준까지 감소시켰다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.381-381
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• 2010

$(ZrO_2)_{0.66}(HfO_2)_{0.34}$ thin films as gate dielectrics have been proposed to overcome the problems of tunneling current and degradation mobility inachieving a thin equivalent oxide thickness. An extremely thin $SiO_2$ layer is used in order to separate the carrier in MOSFET channel from the dielectric field fluctuation caused by phonons in the dielectric which decreases the carrier mobility. The electronic and optical properties influenced the device performance to a great extent. $(ZrO_2)_{0.66}(HfO_2)_{0.34}$ dielectric films on p-Si (100) were grown by atomic layer deposition method, for which the conduction band offsets, valence band offsets and band gapswere obtained by using X-ray photoelectron spectroscopy and reflection electron energy loss spectroscopy. The band gap, valence and conduction band offset values for $(ZrO_2)_{0.66}(HfO_2)_{0.34}$ dielectric thin film, grown on Si substrate were about 5.34, 2.35 and 1.87 eV respectively. This band alignment was similar to that of $ZrO_2$. In addition, The dielectric function (k, $\omega$), index of refraction n and the extinction coefficient k for the $(ZrO_2)_{0.66}(HfO_2)_{0.34}$ thin films were obtained from a quantitative analysis of REELS data by comparison to detailed dielectric response model calculations using the QUEELS-$\varepsilon$(k, $\omega$)-REELS software package. These optical properties are similar with $ZrO_2$ dielectric thin films.