• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.338-338
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• 2013

Monolithic three-dimensional integrated circuits (3D-ICs) 구현 시 bonding 과정에서 발생되는 aluminum (Al) 이나 copper (Cu) 등의 interconnect metal의 확산, 열적 스트레스, 결함의 발생, 도펀트 재분포와 같은 문제들을 피하기 위해서는 저온 공정이 필수적이다. 지금까지는 polymer 기반의 bonding이나 Cu/Cu와 같은 metal 기반의 bonding 등과 같은 저온 bonding 방법이 연구되어 왔다. 그러나 이와 같은 bonding 공정들은 공정 시 void와 같은 문제가 발생하거나 공정을 위한 특수한 장비가 필수적이다. 반면, 두 물질의 합금을 이용해 녹는점을 낮추는 eutectic bonding 공정은 저온에서 공정이 가능할 뿐만 아니라 void의 발생 없이 강한 bonding 강도를 얻을 수 있다. Aluminum-germanium (Al-Ge) 및 aluminum-indium (Al-In) 등의 조합이 eutectic bonding에 이용되어 각각 $424^{\circ}C$ 및 $454^{\circ}C$의 저온 공정을 성취하였으나 여전히 $400^{\circ}C$이상의 eutectic 온도로 인해 3D-ICs의 구현 시에는 적용이 불가능하다. 이러한 metal 조합들에 비해 indium (In)과 tin (Sn)은 각각 $156^{\circ}C$ 및 $232^{\circ}C$로 굉장히 낮은 녹는점을 가지고 있기 때문에 In-Sn 조합은 약 $120^{\circ}C$ 정도의 상당히 낮은eutectic 온도를 갖는다. 따라서 본 연구팀은 In-Sn 조합을 이용하여 $200^{\circ}C$ 이하에서monolithic 3D-IC 구현 시 사용될 eutectic bonding 공정을 개발하였다. 100 nm SiO2가 증착된 Si wafer 위에 50 nm Ti 및 410 nm In을 증착하고, 다른Si wafer 위에 50 nm Ti 및 500 nm Sn을 증착하였다. Ti는 adhesion 향상 및 diffusion barrier 역할을 위해 증착되었다. In과 Sn의 두께는 binary phase diagram을 통해 In-Sn의 eutectic 온도인 $120^{\circ}C$ 지점의 조성 비율인 48 at% Sn과 52 at% In에 해당되는 410 nm (In) 그리고 500 nm (Sn)로 결정되었다. Bonding은 Tbon-100 장비를 이용하여 $140^{\circ}C$, $170^{\circ}C$ 그리고 $200^{\circ}C$에서 2,000 N의 압력으로 진행되었으며 각각의 샘플들은 scanning electron microscope (SEM)을 통해 확인된 후, 접합 강도 테스트를 진행하였다. 추가로 bonding 층의 In 및 Sn 분포를 확인하기 위하여 Si wafer 위에 Ti/In/Sn/Ti를 차례로 증착시킨 뒤 bonding 조건과 같은 온도에서 열처리하고secondary ion mass spectrometry (SIMS) profile 분석을 시행하였다. 결론적으로 본 연구를 통하여 충분히 높은 접합 강도를 갖는 In-Sn eutectic bonding 공정을 $140^{\circ}C$의 낮은 공정온도에서 성공적으로 개발하였다.

• 청정기술
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• 제16권3호
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• pp.191-197
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• 2010

초임계이산화탄소에서 실릴화제를 사용하여 반응시간, 압력, 온도를 변화하며 플라스마에 의해 손상된 다공성 p-SiOCH 필름의 실릴화 보수반응을 진행하였다. FT-IR 분석 결과 $3150{\sim}3560cm^{-1}$ 영역의 $SiOH/H_2O$ 특성밴드의 감소는 다소 확인할 수 있었지만, 메틸화 peak의 변화치는 관찰하기 어려웠다. 그러나 실릴화에 따른 표면 소수성은 빠른 반응시간 내에 복원되었다. 내부 복원반응을 효과적으로 유도하기 위하여 열 전처리 공정을 상압 또는 진공 조건에서 진행하였으며, 전처리에 따라 표면 접촉각이 약간 상승하였고, 뒤이은 초임계 실릴화반응으로 표면 소수성이 완전히 복원되는 것을 관찰하였다. 플라스마 손상과정에서 표면 내부 메틸기의 감소가 나타나지만 실릴화 보수반응에 따라 메틸기의 복원은 눈에 띄게 나타나지 않음을 FT-IR, spectroscopic ellipsometry 와 secondary ion mass spectroscopy의 분석결과를 통하여 확인하였다. 막질에 대한 Ti 증착 후 glow discharge spectrometry로 내부 Ti 원소를 분석한 결과, 초임계 실릴화반응을 통하여 손상된 p-SiOCH막질의 열린 기공의 봉인효과가 나타나는 것을 확인하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.181.1-181.1
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• 2015

용액 공정을 이용한 Resistive random access memory (ReRAM)은 간단한 공정 과정, 대면적화, 저렴한 가격 등의 장점으로 인해 큰 관심을 받고 있으며, HfOx, TiOx, AlOx 등의 산화물이 ReRAM 절연 막으로 주로 연구되고 있다. 더 나아가 최근에는 organic 물질을 메모리 소자로 사용한 연구가 보고되고 있다. 이는 경제적이며, wearable 또는 flexible system에 적용이 용이하다. 그럼에도 불구하고, organic 물질을 갖는 메모리 소자는 기존의 산화물 소자에 비해 열에 취약하며 전기적인 특성과 신뢰성이 우수하지 못하다는 단점을 가지고 있다. 이를 위한 방안으로 본 연구에서는 AlOx - polymethylmethacrylate (PMMA) blended thin film ReRAM을 제안하였다. 이는 organic물질의 전기적 특성을 개선시킬 뿐 아니라, inorganic 물질을 wearable 소자에 적용했을 때 발생하는 crack과 같은 기계적 물리적 결함을 해결할 수 있는 새로운 방법이다. 먼저, P-type Si 위에 습식산화를 통하여 SiO2 300 nm 성장시킨 기판을 사용하여 electron beam evaporation으로 10 nm의 Ti, 100 nm의 Pt 층을 차례로 증착하였다. 그리고 PMMA 용액과 AlOx 용액을 초음파를 이용하여 혼합한 뒤, 이 용액을 Pt 하부 전극 상에서 spin coating방법으로 1000 rpm 10초, 5000 rpm 30초의 조건으로 증착하였다. Solvent 및 불순물 제거를 위하여 150, 180, $210^{\circ}C$의 온도로 30 분 동안 열처리를 진행하였고, shadow mask를 이용하여 상부 전극인 Ti를 sputtering 방식으로 100 nm 증착하였다. 150, 180, $210^{\circ}C$로 각각 열처리한 AlOx - PMMA blended ReRAM의 전기적 특성은 HP 4156B semiconductor parameter analyzer를 이용하여 측정하였다. 측정 결과 제작된 소자 전부에서 2 V이하의 낮은 동작전압, 안정된 DC endurance (>150cycles), 102 이상의 높은 on/off ratio를 확인하였고, 그 중 $180^{\circ}C$에서 열처리한 ReRAM은 더 높은 on/off ratio를 갖는 것을 확인하였다. 결론적으로 baking 온도를 최적화하였으며 AlOx - PMMA blended film ReRAM의 우수한 메모리 특성을 확인하였다. AlOx-PMMA blended film ReRAM은 organic과 inorganic의 장점을 갖는 wearable 및 system용 비휘발성 메모리소자에 적용이 가능한 경제적인 기술로 판단된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.193-193
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• 2012

In thin film silicon solar cells, p-i-n structure is adopted instead of p/n junction structure as in wafer-based Si solar cells. PECVD is the most widely used thin film deposition process for a-Si:H or ${\mu}c$-Si:H solar cells. Single-chamber PECVD system for a-Si:H solar cell manufacturing has the advantage of lower initial investment and maintenance cost for the equipment. However, in single-chamber PECVD system, doped and intrinsic layers are deposited in one plasma chamber, which inevitably impedes sharp dopant profiles at the interfaces due to the contamination from previous deposition process. The cross-contamination between layers is a serious drawback of single-chamber PECVD system. In this study, a new plasma process to solve the cross-contamination problem in a single-chamber PECVD system was suggested. In order to remove the deposited B inside of the plasma chamber during p-layer deposition, a high RF power was applied right after p-layer deposition with SiH4 gas off, which is then followed by i-layer, n-layer, and Ag top-electrode deposition without vacuum break. In addition to the p-i interface control, various interface control techniques such as FTO-glass pre-annealing in O2 environment to further reduce sheet resistance of FTO-glass, thin layer of TiO2 deposition to prevent H2 plasma reduction of FTO layer, and hydrogen plasma treatment prior to n-layer deposition, etc. were developed. The best initial solar cell efficiency using single-chamber PECVD system of 10.5% for test cell area of 0.2 $cm^2$ could be achieved by adopting various interface control methods.

• Transactions on Electrical and Electronic Materials
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• 제13권5호
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• pp.215-220
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• 2012

Miniature ultrasonic and tactile sensors on Si substrate have been proposed, fabricated and characterized to detect objects for a dexterous robot. The ultrasonic sensor consists of piezoelectric PZT thin film on a Pt/Ti/$SiO_2$ and/or Si diaphragm fabricated using a micromachining technique; the ultrasonic sensor detects the piezoelectric voltage as an ultrasonic wave. The sensitivity has been enhanced by improving the device structure, and the resonant frequency in the array sensor has been equalized. Position detection has been carried out by using a sensor array with high sensitivity and uniform resonant frequency. The tactile sensor consists of four or three warped cantilevers which have NiCr or $Si:B^+$ piezoresistive layer for stress detection. Normal and shear stresses can be estimated by calculation using resistance changes of the piezoresitive layers on the cantilevers. Gripping state has been identified by using the tactile sensor which is installed on finger of a robot hand, and friction of objects has been measured by slipping the sensor.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제29권3호
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• pp.147-151
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• 2016

Graphene has a monolayer crystal structure formed with C-atoms and has been used as a base layer of HETs (hot electron transistors). Graphene HETs have exhibited the operation at THz frequencies and higher current on/off ratio than that of Graphene FETs. In this article, we report on the preliminary results of current characteristics from the HETs which are fabricated utilizing highly doped Si collector, graphene base, and 5 nm thin $Al_2O_3$ tunnel layers between the base and Ti emitter. We have observed E-B forward currents are inherited to tunneling through $Al_2O_3$ layers, but have not noticed the Schottky barrier blocking effect on B-C forward current at the base/collector interface. At the common-emitter configuration, under a constant $V_{BE}$ between 0~1.2V, $I_C$ has increased linearly with $V_{CE}$ for $V_{CE}$ < $V_{BE}$ indicating the saturation region. As the $V_{CE}$ increases further, a plateau of $I_C$ vs. $V_{CE}$ has appeared slightly at $V_{CE}{\simeq}V_{BE}$, denoting forward-active region. With further increase of $V_{CE}$, $I_C$ has kept increasing probably due to tunneling through thin Schottky barrier between B/C. Thus the current on/off ration has exhibited to be 50. To improve hot electron effects, we propose the usage of low doped Si substrate, insertion of barrier layer between B/C, or substrates with low electron affinity.

• 자원환경지질
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• 제23권2호
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• pp.245-259
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• 1990

Petrochemical analyses of granitic rocks including trace element, REE and oxygen isotope were carried out to understand petrogenesis of plutonic rocks from the Chungju, Wolaksan and Jecheon granite batholiths, which might be related with tungsten-base metal-fluorite mineralization in the Hwanggangri metallogenic province. Different geochemical characteristics such as major and trace elements were found between Jurassic Daebo granitic rocks (Chungju, Jecheon, Wonju, and Boeun granitic rocks) and Cretaceous Bulgugsa granitic rocks (Wolaksan, Muamsa and Sokrisan granitic rocks). Cretaceous granitoids are characterized by high $SiO_2$and $K_2O$ contents and low $TiO_2$, $Al_2O_3$, MgO and CaO contents. They also have relatively high contents of trace elements(Zn, V, Co, Cr, Sr, and Ba) in comparison with the Jurassic granitoids. (Eu)/($Eu^*$) and $(La/Lu)_{CN}$ ratios of Jurassic plutons vary from 0.78 to 1.13 and from 26.02 to 30.5, respectively, while the ratios of Cretaceous ones range from 0.22 to 0.28 and from 4.42 to 14.2, respectively. The REE patterns of the Cretaceous and Jurassic granitic rocks have quite different Eu anomalies: large negative Eu anomaly in the former, and mild or absent Eu anomaly in the latter. The large Eu negative of Cretaceous granitic rocks are interpreted as a differentiated product of fractional crystallization of granitic magma deduced by Rayleigh fractionation model(Tsusue et al., 1987). Oxygen isotopic compositions of quartz for Daebo and Bulgugsa granitic rocks range from 9.98 to 10.51‰ and from 8.26 to 9.56‰, respectively. The Daebo granitic rocks enriched in $^{18}0$ suggest that the magma be undergone different partial melting processes from the Bulgugsa ones. Of the Bulgugsa granitoids, Wolaksan and Sokrisan mass have different contents of trace elements and ${\delta}\;^{18}0$ values of the silicate minerals, which indicate that they are not from the identical source of magma. Many mineral deposits are distributed in and/or near the Wolaksan and Muamsa granitic rocks, but a few mineral deposits are found in and near the Chungju and Jecheon granite batholiths. It might be depend on geochemisty of the related igneous rocks which have low contents of Ba, Sr, Co, V, Cr, Ni, Zn and high contents of Nb and Y, and on lithology of country rocks such as cabonate and noncarbonate rocks.

• 자원환경지질
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• 제40권4호
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• pp.361-374
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• 2007

희토류원소는 지각의 진화, 분화작용 등을 포함한 여러 가지 지질학적 역사를 이해하는 매우 유용한 도구로서 활용되어 왔다. 뿐만 아니라, 이 희토류원소는 방사성폐기물의 처분과 관련된 물-암석반응연구에 있어서 액티나이드 원소의 유사체로서 사용되어져 왔다. 본 논문에서는 희토류원소인 Eu와 액티나이드 원소인 Am의 유사한 물리적/화학적 특성을 토대로 지질매체의 종류에 관계없이 희토류원소와 액티나이드 원소의 거동이 매우 유사하다는 가설을 설정하고 이를 검증하기 위한 회분식(batch experiment) 실험을 수행하였다. 회분식 실험에는 4종류의 암석(화강암, 화강암질 편마암, 앰피볼라이트, 응회암)을 지질매체로 선택하였고, 고준위 방사성 핵종으로는 액티나이드계열인 $^{241}Am$, 희토류원소 계열인 $^{152}Eu,\;^{160}Tb$을 선택하였고, 중저준위 핵종으로는 $^{60}Co$를 사용하였다. 특히 $^{160}Tb$와 $^{60}Co$는 $^{241}Am-^{152}Eu$의 흡착능과 다른 방사성핵종의 흡착능을 비교하는데 사용되었다. 핵종과 혼합한 흡착실험용 용액의 pH는 5.5전후로 조절하였다. 실험결과, $^{241}Am,\;^{152}Eu,\;^{160}Tb$의 흡착 특성은 암상의 변화에 관계없이 매우 유사하게 나타났지만, $^{60}Co$는 다르게 나타났다. 이는 $^{60}Co$의 흡착특성은 암상의 종류에 따라 큰 차이가 있음을 지시해주는 것이다. 이와 같은 실험결과는 1) 희토류원소 중 Eu이 지표지질하에서의 Am의 거동을 추적하고 예측하기 위한 최적 유사체이고, 2) 비록 암석가루의 비표면적 혹은 양이온교환능과 같은 물리적/화학적 특성에 의한 영향을 배제할 수는 없지만, $SiO_2,\;TiO_2,\;P_2O_5$같은 화학조성 및 Eu의 이상과 같은 희토류원소의 분포도의 차이가 지표지질하에서의 방사성 핵종의 흡착거동에 중요한 역할을 하고 있음을 지시해주는 것이다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 1999년도 제17회 학술발표회 논문개요집
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• pp.175-175
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• 1999

Circumventing problems lying in the conventional lithographic techniques, we devised a new method for the fabrication of nanometer scale metal wires inspired by the unique characteristics of carbon nanotubes (CNTs). Since carbon nanotubes could act as masks when CNT-coated thin Au/Ti layer on a SiO2 surface was physically etched by low energy argon ion bombardment 9ion milling), Au/Ti nano-wires were successfully formed just below the CNTs exactly duplicating their lateral shapes. Cross-sectional analysis by transmission electron microscopy revealed that the edge of the metal wire was very sharply developed indicating the great difference in the milling rates between the CNTs and the metal layer as well as the good directionality of the ion milling. We could easily find a few nanometer-wide Au/Ti wires among the wires of various width. After the formation of nano-wires, the CNTs could be pushed away from the metal nano-wire by atomic force microscopy, The lateral force for the removal of the CNTs are dependent upon the width and shape of the wires. Resistance of the metal nano-wires without the CNTs was also measured through the micro-contacts definted by electron beam lithography. since this CNT-based lithographic technique is, in principle, applicable to any kinds of materials, it can be very useful in exploring the fields of nano-science and technology, especially when it is combines with the CNT manipulation techniques.

• 대한전기학회논문지:전기물성ㆍ응용부문C
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• 제48권7호
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• pp.514-520
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• 1999

Ferroelectric PZT(30/70)/PZT(70/30) heterolayered thin films were fabricated by spin-coating method on the $Pt/Ti/SiO_2Si$ substrate alternately using(30/70) and PZT(70/30) alkoxide solutions prepared by sol-coating method. The coating and heating procedure was repeated six times to form PZT heterolayered films, and thickness of the film obtained by one-times drying/sintering process was about 40-50 nm. All PZT heterolayered films, showed dense and homogeneous structure without the presence of rosette sturctrue. The relative dielectric constant, remanent polarization and leakage current density of PZT heterolayered films were superior to those of single composition PZT(30/70) and PZT(70/30) films, and those values for the PZT-6 film were 975, $21 \muC/cm^2\; and\; 8\times10^{-9}\; A/cm^2$, respectively. And the PZT-6 heterolayered film showed fairly good fatigue characteristics of remanent polarization and coercive field after application of $10^8$ switching cycles.