• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2003.03a
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• pp.79-79
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• 2003

최근 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 능동소자에 사용되는 MOS-FET (Metal Oxide Semiconductror Field Effect Transitror)의 전체적인 크기 감소추세에 따라 금속 전극과 반도체 사이의 절연층 두께 감소가 요구되고 있다. 현재 보편적으로 사용되고 있는 SiO$_2$층은 두께 감소에 따른 터널링 전류의 증가로 더 이상의 두께 감소를 기대하기 어려운 상태이다. 이러한 배경에서 최근 터널링 전류를 충분히 감소시키면서 요구되는 절연특성을 얻을 수 있는 새로운 고유전 물질 (high-k dielectric material)에 대한 연구가 이루어지고 있다. 현재까지 연구되어온 고유전 물질 중, 고유전 상수, 큰 밴드갭, Si과의 열적 안정성을 갖는 물질로 ZrO$_2$가 주목을 받고 있다. 본 연구에서는 Metal Organic Molecular Beam Epitaxy (MOMBE) 방법을 이용한 ZrO$_2$ 층의 성장조건 및 특성을 평가하고자 한다.

• Journal of the Korean Ceramic Society
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• v.37 no.11
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• pp.1051-1057
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• 2000

TiO$_2$와 CeO$_2$박막을 Si 위에 증착한 후 MOCVD법에 의해 PbTiO$_3$박막을 증착하여 MFIS 구조를 형성하였다. 절연층의 후열처리가 절연층 및 MFIS 구조의 전기적 특성에 미치는 영향을 관찰하기 위해 산소분위기와 $600^{\circ}C$~90$0^{\circ}C$의 온도범위에서 후 열처리를 행하였고, C-V 특성 및 누설전류 특성을 분석하였다. CeO$_2$와 TiO$_2$박막의 유전상수는 증착 직후 6.9와 15였으며, 90$0^{\circ}C$ 열처리를 행한 후 약 4.9와 8.8로 감소하였다. 누설전류밀도 역시 증착 직후 각각 7$\times$$10^{-5}$ A/$ extrm{cm}^2$와 2.5$\times$$10^{-5}$ A/$\textrm{cm}^2$에서 90$0^{\circ}C$ 열처리를 거친 후에 약 4$\times$$10^{-8}$ A/$\textrm{cm}^2$와 4$\times$$10^{-9}$ A/$\textrm{cm}^2$로 감소하였다. Ellipsometry 시뮬레이션을 통해 계산된 계면층의 두께는 90$0^{\circ}C$에서 약 115$\AA$(CeO$_2$) 및 140$\AA$(TiO$_2$)까지 증가하였다. 계면층은 MFIS 구조에서 강유전층에 인가되는 전계를 감소시켜 항전계를 증가시켰고, charge injection을 방지하여 Al/PbTiO$_3$/CeO$_2$(90$0^{\circ}C$, $O_2$)/Si 구조의 경우 $\pm$2 V~$\pm$10 V의 측정범위에서 memory window가 계속 증가하는 것을 보여주었다.

• Journal of the Korean Magnetics Society
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• v.17 no.6
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• pp.226-231
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• 2007

High frequency loss property of nanocrystalline amorphous ribbon with a high resistivity insulation layer of $TiO_2$ and $SiO_2$ was studied. The insulation layer was fabricated by sol-gel method using dip-coating. The optimum composition ratio of metal alkoxide and slurry for fabrication of insulation layer was established and insulation layer with high adhesion was coated on the nanocrystalline amorphous ribbon. Frequency loss of magnetic core material manufactured on nanocrystalline amorphous ribbon with the surface insulation layer decreased over 40 % compared with that of magnetic core material without surface insulation layer. The insertion loss of an inductive coupler, which was prepared by using magnetic core material coated insulation layer, decreased due to reduction of frequency loss for magnetic core material and insertion loss decreased in proportion to frequency.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.170-170
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• 2012

최근 주목받고 있는 amorphous InGaZnO (a-IGZO) thin film transistors (TFTs)는 수소가 첨가된 비정질 실리콘 TFT (a-Si;H)에 비해 비정질 상태에서도 높은 이동도와 뛰어난 전기적, 광학적 특성에 의해 큰 주목을 받고 있다. 또한 넓은 밴드갭에 의해 가시광 영역에서 투명한 특성을 보이고, 플라스틱 기판 위에서 구부러지는 성질에 의해 플랫 패널 디스플레이나 능동 유기 발광 소자 (AM-OLED), 투명 디스플레이에 응용되고 있다. 하지만, 실제 디스플레이가 동작하는 동안 스위칭 TFT는 백라이트 또는 외부에서 들어오는 빛에 지속적으로 노출되게 되고, 이 빛에 의해서 TFT 소자의 신뢰성에 악영향을 끼친다. 또한, 디스플레이가 장시간 동안 동작 하면 내부 온도가 상승하게 되고 이에 따른 온도에 의한 신뢰성 문제도 동시에 고려되어야 한다. 특히, 실제 AM-LCD에서 스위칭 TFT는 양의 게이트 전압보다 음의 게이트 전압에 의해서 약 500 배 가량 더 긴 시간의 스트레스를 받기 때문에 음의 게이트 전압에 대한 신뢰성 평가는 대단히 중요한 이슈이다. 스트레스에 의한 문턱 전압의 변화는 게이트 절연막과 반도체 채널 사이의 계면 또는 게이트 절연막의 벌크 트랩에 의한 것으로 게이트 절연막의 선택에 따라서 신뢰성을 효과적으로 개선시킬 수 있다. 본 연구에서는 적층된 $Si_3N_4/SiO_2$ (NO 구조) 이중층 구조를 게이트 절연막으로 사용하고, 완충층의 역할을 하는 $SiO_2$막의 두께에 따른 소자의 전기적 특성 및 신뢰성을 평가하였다. a-IGZO TFT 소자의 전기적 특성과 신뢰성 평가를 위하여 간단한 구조의 pseudo-MOS field effect transistor (${\Psi}$-MOSFET) 방법을 이용하였다. 제작된 소자의 최적화된 $SiO_2$ 완충층의 두께는 20 nm이고 $12.3cm^2/V{\cdot}s$의 유효 전계 이동도, 148 mV/dec의 subthreshold swing, $4.52{\times}10^{11}cm^{-2}$의 계면 트랩, negative bias illumination stress에서 1.23 V의 문턱 전압 변화율, negative bias temperature illumination stress에서 2.06 V의 문턱 전압 변화율을 보여 뛰어난 전기적, 신뢰성 특성을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.95-95
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• 2011

비정질 산화물 반도체(Amorphous oxide semiconductors: AOSs)는 대면적화에도 불구하고 높은 이동도를 가지고, 상온에서도 제작할 수 있고, 투명 플렉시블 디스플레이 소자에 사용할 수 있기 때문에 최근 들어 각광받고 있는 연구 분야이다. 본 연구에서는 스퍼터링을 이용하여 활성층을 Amorphous indium gallium zinc oxide(a-IGZO)로 증착할 시에 스퍼터의 파워와 챔버내의 Ar/O2 비율을 다르게 했을 때 소자에 미치는 영향을 MIS구조를 이용하여 분석했다. 또한 같은 조건의 a-IGZO 활성층을 사용한 박막트랜지스터(TFT) 소자의 절연막의 종류를 바꿔가며 제작했을때의 소자의 특성 변화에 대해서도 분석하였다. 먼저 60 nm 두께의 a-IGZO층을 Heavily doped된 N형 실리콘 기판위에 스퍼터링 파워와 가스 분압비를 달리하여 증착하였다. 그 후 30 nm두께의 SiO2, Al2O3, SiNx 절연막을 증착하고, 마지막으로 열 증발 증착장비(Thermal Evaporator)를 이용하여 Al 전극을 150nm 증착하였다. 소자의 전기적 특성 분석은 HP4145와 Boonton 720을 사용하여 I-V와 C-V를 측정하였다. 위의 실험으로부터 스퍼터에서의 증착 rf파워가 증가할수록 a-IGZO 박막 트랜지스터에서의 캐리어 이동도가 감소하는 것을 볼 수 있었고, 챔버내의 가스분압비와 소자의 절연막의 종류가 변하면 a-IGZO 박막 트랜지스터의 전기적 특성이 변하는 것을 볼 수 있었다. 이러한 캐리어 이동도의 감소와 전기적 특성의 변화의 이유는 a-IGZO 활성층의 bulk trap과 절연막, 활성층 사이의 interface trap에 의한 것으로 보여진다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.7 no.3
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• pp.208-213
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• 1998

Silicidation of the Co/Ti/Si bilayer system in which Ti is used as epitaxy promoter for $CoSi_2$has recently received much attention. The Co/Ti bilayer on the spacer oxide of gate electrode must be thermally stable at high temperatures for a salicide transistor to be fabricated successfully. In the $SiO_2$substrate was rapid-thermal annealed. The Sheet resistances of the Co/Ti bilayer increased substantially after annealing at $600^{\circ}C$, which is due to the agglomeration of the Co layer to reduce the interface energy between the Co layer and the $SiO_2$substrate. In the bilayer system insulating Ti oxide stoichiometric Ti oxide and silicide were not found after annealing.

• Journal of the Korean Ceramic Society
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• v.40 no.1
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• pp.52-61
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• 2003

$SrBi_2Ta_2O_9(SBT)$and$ZrO_2$thin films for MFIS structure(Metal-Ferroelectric-Insulator-Semiconductor) were deposited by RF magnetron sputtering method. In order to investigate the effect of heat treatment of insulator layers and MFIS structure, the insulator layers were heat treated from $550^{circ}C;to; 850^{\circ}C$in conventional furnace or RTA furnace under$O_2$and Ar ambient, respectively. After then, C-V characteristics and leakage current were measured. The capacitor with 20 nm thick $ZrO_2$layer treated at RTA$750^{circ}C;in;O_2$ atmosphere had the largest memory window. The C-V and leakage current characteristics of the$Pt/SBT(260nm)/ZrO_2(20nm)/Si$structure were better than those of$Pt/SBT(260nm)/Si$ structure. These results showed that$ZrO_2$films took a role of buffer layer effectively.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.375-375
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• 2012

최근 차세대 평판 디스플레이의 응용에 많은 주목을 받고 있는 AMOLED의 경우 전류구동 방식이기 때문에 a-Si TFT 보다는 LTPS-TFT가 요구되며, 대면적 기판에서의 결정립 크기의 균일도가 매우 중요한 인자이다. 비정질 실리콘 박막 상부 혹은 하부에 도전층을 개재하고, 상기도전층에 전계를 인가하여 그것의 주울 가열에 의해 발생한 고열에 의해 비정질 실리콘 박막을 급속 고온 고상 결정화하는 방법에 관한 기술인 JIC (Joule-heating Induced Crystallization) 결정화 공정은 기판 전체를 한번에 결정화 하는 방법이다. JIC 결정화 공정에 의하여 제조된 JIC poly-Si은 결정립 크기의 균일성이 우수하며 상온에서 수 micro-second내에 결정화를 수행하는 것이 가능하고 공정적인 측면에서도 별도의 열처리 Chamber가 필요하지 않는 장점을 가지고 있다. 그러나 고온 고속 열처리 방법인 JIC 결정화 공정을 수행 하면 Arc에 의하여 시편이 파괴되는 현상이 발견되었다. 본 연구에서는 Arc현상의 원인을 파악하기 위해 전압 인가 조건 및 시편 구조 조건을 변수로 결정화실험을 진행하였다. ARC가 발생하는 Si층과 Electrode 계면을 식각 분리하여 Electrode와 Si층 사이의 계면이 형성되지 않는 조건에서 전계를 인가하는 실험을 통하여 JIC 결정화 공정 중 고온에 도달하게 되면, a-Si층이 변형되어 형성된 poly-Si층이 전도성을 띄게 되고 인가된 전압이 도전층과 Poly-Si 사이에 위치한 $SiO_2$의 절연파괴(Dielectric breakdown)전압보다 높을 경우 전압 인가 방향에 수직으로 $SiO_2$가 절연 파괴되며 면저항 형태의 전도층의 단락이 진행되며 전도층이 완전히 단락되는 순간 Arc가 발생한다는 것을 관찰 할 수 있었다. 본 실험의 연구 결과를 바탕으로 Arc 발생을 방지하는 다양한 구조의 Equi-Potential 방법이 개발되었다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 1994.05a
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• pp.118-120
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• 1994

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.10 no.1
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• pp.27-30
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• 2001

Electromigration Phenomena in Al-1%Si thin film interconnections under DC and PDC conditions were investigated. Thin film interconnections with $SiO_2$ and PSG/$SiO_2$ dielectric passivation layer were formed by a standard photolithography process method and test line lengths were 100, 400, 800, 1200, and 1600 $\mu\textrm{m}$. The current density of $1.19\times10^7\textrm{A/cm}^2$ was stressed in Al-1%Si thin film interconnections under DC condition. The current density of $1.19\times10^7\textrm{A/cm}^2$ was also applied under PDC condition at the frequency of 1 Hz with the duty factor of 0.5. The electromigration resistance of PSG/SiO2 dielectric passivation test line was stronger than $SiO_2$ dielectric passivation test line. The lifetime under PDC was 2-4 times longer than DC condition. As the thin film interconnection line increased, the lifetime decreased and saturated over the critical length. Failure patterns by an electromigration were dominated by void-induced electrical open and hillock-induced electrical short.