• 한국진공학회지
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• 제1권2호
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• pp.277-285
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• 1992

플라즈마 화학기상증착법과 저압 화학기상증착법을 사용하여 실리콘 기판 위에 텅 스텐 박막을 증착하였다. 반응기체로 WF6를 사용하였으며 환원기체로는 SiH4를 사용하였다. 플라즈마 증착법에 의한 텅스텐 박막의 성장은 환원기체의 유무에 상관없이 주로 기상 반응 에 의한 텅스텐 덩어리들의 증착에 의하여 이루어졌으며 비교적 균일도가 낮은 박막표면을 이루었다. 저압 화학증착법의 경우 환원기체를 사용하지 않았을 때에는 실리콘 기판에 의한 제한된 환원반응에 의해 텅스텐이 증착되었으나, 환원기체를 사용했을 때에는 초기의 실리 콘 기판에 의한 환원반응과 이어 일어나는 SiH4 기체와의 불균일계 환원반응의 두 단계반응 에 의하여 텅스텐 박막 증착이 이루어졌다. 저압 화학증착법의 경우 텅스텐 박막의 특성은 플라즈마 증착법에서 보다 우수하였으며 박막 성장은 island by island 양식을 따르는 것으 로 추정되었다. 박막은 $\alpha$-W의 체심입방 구조로 이루어졌으며 박막이 성장함에 따라 단결정 구조가 증가하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.324-325
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• 2012

반도체 소자의 미세화가 진행됨에 따라 고품질의 절연막, 즉 낮은 두께에서 높은 밀도와 낮은 누설 전류를 필요로 하게 되었다. 이를 위해 기존의 화학 기상 증착법을 이용한 절연막 증착의 공정 압력을 낮추어 1 Pa 이하의 공정 압력에서 절연막 증착 공정이 필요로 하게 되었다. 본 연구에서는 화학 기상 증착법을 이용하여 최저 0.1 mtorr의 극 저압에서 SiO2 절연막증착 공정을 구현하였고, 증착된 박막의 특성을 평가하였다. Fig. 1은 공정 압력의 변화에 따른 화학 기상 증착 장비의 플라즈마 상태를 나타낸 결과이다. 1.5 mtorr의 공정 압력 까지는 플라즈마의 상태가 균일하게 나타나지만, 그 이하의 압력에서는 플라즈마 균일도가 떨어지는 결과가 나타났다. 이는 기존의 플라즈마 공정을 이용하여 절연막 증착 공정이 어려움을 제시하는 결과이며, 이의 해결을 위해 새로운 형태의 플라즈마 장치가 필요함을 시사한다. Fig. 2는 각각의 공정 압력에 다른 $SiO_2$ 박막의 증착 결과를 AFM을 이용하여 측정한 결과이다. 박막의 표면 거칠기 값은 0.9 mTorr까지는 3 nm 수준이며, 0.1 mTorr에서는 0.4 nm로 측정되었다. 플라즈마 상태가 균일하지 않은 0.1 mTorr에서도 비교적 균일한 박막을 얻을 수 있었으나, 높은 공정 업력에 비해 전체적인 균일도도 낮은 결과이며, 이는 플라즈마 상태를 보완함으로서 해결 가능하다. 측정된 박막의 밀도는 2.311~2.59 g/$cm^3$의 수준으로 벌크 상태의 밀도 값에 근접한 결과를 얻었으며 이는 저압에서 증착한 $SiO_2$ 박막의 품질이 높음을 시사한다. 절연막의 증요한 특성 중 하나인 누설 전류 값은 MIM 구조를 이용하여 측정하였다. 측정된 누설 전류 값은 10~12 A 수준으로 기존 반도체 소자 공정에 적용 가능한 수준이다. 고 품질의 절연체 박막 증착을 위해서는 플라즈마 구조를 보완할 필요가 있으며, 이를 이용하면 반도체 소자 제작에 요구되어 지는 절연막 증착이 가능할 것으로 예상된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.371.1-371.1
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• 2014

반도체 트랜지스터의 크기가 점점 미세화 함에 따라 이에 수반되는 절연막에 대한 요구 조건도 까다로워지고 있다. 특히 게이트 산화 막의 두께는 10 nm 이하에서 고밀도를 갖는 높은 유전율 막에 대한 요구가 증가되고 있으며 또한 증착 온도 역시 낮아져야 한다. 이러한 요구사항을 충족하는 기술중의 하나는 매우 낮은 압력 및 200도 이하 저온에서 절연막을 증착하는 것이다. 본 연구에서는 플라즈마 화학 기상 증착(PE-CVD) 시스템을 이용하여 $180^{\circ}C$의 온도 및 10 mTorr의 압력에서 SiN 및 SiCN 박막을 제조하였다. 박막의 특성은 원자층 증착 공정 결과와 유사하면서 증착 속도의 향상을 위해 개조된 사이클릭 화학 기상 증착 공정을 이용하였다. Si 전구체와 산화제는 기판에 공급되기 전에 혼합되어 1차 리간드 분해를 하였으며, 리간드가 일부 제거된 가스가 기판에 흡착되는 구조이다. 기판흡착 후 플라즈마 처리 공정을 이용하여 2차 리간드 분해 공정을 수행하였으며, 반응에 참여하지 않은 가스 제거를 위해 불활성 가스를 이용하여 퍼지 하였다. 공정 변수인 플라즈마 전력, 반응가스유량, 플라즈마 처리 시간은 최적화 되었다. 또한 효율적인 리간드 분해를 위해 ICP와 CCP를 포함하고 있는 이중 플라즈마 시스템에 의해 2회에 걸쳐 분해되어지고, 그 결과로 불순물이 들어있지 않는 순수한 SiN과 SiCN 박막을 증착하였다. XRD 측정 결과 증착된 박막들은 모두 비정질 상이며, 550 nm 파장에서 측정한 SiN 및 SiCN 박막의 굴절률은 각 각 1.801 및 1.795이다. 또한 증착된 박막의 밀도는 2.188 ($g/cm^3$)로서 유전체 박막으로 사용하기에 충분한 값임을 확인하였다. 추가적으로 300 mm 규모의 Si 웨이퍼에서 측정된 비 균일도는 2% 이었다. 저온에서 증착한 SiN 및 SiCN 박막 특성은 고온 공정의 그것과 유사함을 확인하였고, 이는 저온에서의 유전체 박막 증착 공정이 반도체 제조 공정에서 사용 가능하다는 것을 보여준다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 1999년도 추계학술발표강연 및 논문개요집
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• pp.96-96
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• 1999

• 한국정밀공학회지
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• 제24권5호
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• pp.22-34
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• 2007

• 한국정밀공학회지
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• 제24권5호
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• pp.7-13
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• 2007

• 한국정밀공학회지
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• 제24권5호
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• pp.14-21
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• 2007

• 한국진공학회지
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• 제2권3호
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• pp.360-367
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• 1993

텅스텐 박막 증착의 메카니즘을 밝히기 위하여 먼저 SiH4와 WF6의 열분해 반응에 관한 열역학적 결과들과 표면 촉매 반응에 대한 이론적인 결과들을 고찰하였다. 실험적으론 저압 화학기상 증착법을 이용하여 WF6를 SiH4로 환원시켜 텅스텐 박막을 Si(100) 기판위에 증착하였으며 증착반응 중의 기판 표면의 변화를 in-situ로 측정하였다. 증착 메카니즘을 밝히기 위하여 반응기체를 WF6, SiH4, WF6＋SiH4, WF6$\longrightarrow$SiH4$\longrightarrow$WF6＋SiH4로 달리하여 반응시켰으며 그 때의 박막 특성과 표면 및 단면 형상을 측정하였다. 이론적인 고찰과 실험적인 결과들로부터 텅스텐 박막은 먼저 Si 기판에 의한 WF6의 환원반응으로 인한 증착과 이어서 SiH4에 의한 WF6의 환원으로 증착됨을 밝혔다.

• 한국진공학회지
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• 제4권S1호
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• pp.178-184
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• 1995

SiO2 위에 as-dep. 비정질 Si1-xGex 합금박막을 증착하기 위하여 Si2H6 와 GeH4 가스를 사용한 저압 화학 기상증착(LPCVD)에 관하여 연구하였다. 증착온도는 $400-500^{\circ}C$였으며, 공정압력은 0.5-1Torr 였다. 박막내의 Ge 함량은 온도 및 증착가스의 유량이 일정하면 공정압력이 증가함에 따라 증가하였고, 공정압력 및 증착가스의 유량이 일정하면 증착온도에 관계없이 일정하였다. 일정한 Si2H6가스의 표면반응은 박막내의 Ge 원자에 의해 촉진됨을 알 수 있었다. 조성이 일정한 Si1-xGex 박막의 증착속도는 증착온도 증가에 따라 Arrhenius 형태로 증가하여, Si, Si0.84Ge0.16,Si0.69Ge0.31박막증착의 활성화에너지는 각각 1.5, 1.13, 1 eV로서 박막내의 Ge함량이 증가함에 따라 활성화 에너지는 감소하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.116.2-116.2
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• 2013

최근 그래핀, hexagonal boron nitride (h-BN) 및 $MoS_2$ (molybdenum disulfide)와 같은 2차원 결정 물질들은 무어의 법칙 (Moore's Law)를 뛰어넘어 계속적인 소자의 소형화를 가능케 하고 또한 대면적, 저비용 소자 개발을 가능케 하는 우수한 특성을 가진 차세대 반도체 트랜지스터 소재로 각광받고 있다. $MoS_2$는 bulk 상태일 때는 1.2 eV의 indirect 밴드갭을 가지지만 단층형태일 때는 1.8 eV의 direct 밴드갭을 가지며 dielectric screening 기법 등을 통해 mobility를 향상시킬 수 있는 것으로 연구된 바 있다. 본 연구에서는 화학기상증착(chemical vapor deposition, CVD)법을 이용하여 $MoS_2$박막을 형성하기 위한 기초연구인 Mo전구체의 특성 평가 및 적합한 공정조건 개발 연구를 수행하였다. 사용한 전구체는 $Mo(CO)^6$ (Molybdenum hexacarbonyl)이고, 온도 및 압력, 반응기체($H_2S$, Hydrogen sulfide) 유량 등의 공정 조건 변화에 따른 거동을 Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) 시스템을 사용하여 측정하였다. 또한 $Mo(CO)^6$의 분자구조를 상용 프로그램인 Gaussian으로 시뮬레이션 하여 실제 FT-IR 측정 결과값과 비교 분석하였다. 화학기상증착법을 이용한 $MoS_2$ 증착조건 최적화를 위하여 다양한 온도, 유량, 압력, 및 기판 종류에 대하여 증착 실험을 수행하였으며, 증착된 샘플은 scanning electron microscope (SEM), Raman spectroscopy를 이용하여 분석하였다.