• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.201.2-201.2
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• 2013

원자층 증착법(ALD)을 통해 최적의 Al doped ZnO (AZO)박막을 얻기 위해 기판온도와 Al도핑농도 등의 공정변수를 조절하여 최적의 성막 조건 연구특성을 분석하였다. 증착당시 Zn와 Al의 precursors는 diethylzinc(DEZ), trimethylaluminum(TMA)을 각각 사용하였으며, reactants로는 Deionized water를 사용하였다. DEZ와 TMA의 증착비율을 통하여 1%에서 12%까지 Al의 도핑농도를 조절하였다. 이후 Hall effect measurement를 이용하여 기판온도와 Al도핑농도에 따른 AZO박막의 운반자 농도, 이동도, 저항을 분석했고, X-ray diffraction을 통하여 물리적 구조의 변화를 관측했다. 공정 최적화를 통하여 Al도핑농도의 변화가 AZO박막의 전기적 특성에 미치는 영향을 해석하였다. 또한, 공정의 최적화 이후 AZO박막을 나노 구조체 석영(quartz)기판위에 250도의 온도에서 Al ~3%의 농도로 10nm부터 150nm까지의 두께로 증착하였다. SEM 분석을 통해 나노 구조체 기판에 균일한 AZO 박막이 형성되었는지 확인하였고, AZO박막의 두께에 따른 전기적 특성 및 광 투과도를 측정한 결과 나노구조체 석영 기판위에 증착된 AZO박막은 가시광선 영역에서 80%이상의 광 투과도를 보였으며 ${\sim}10^{-3}{\Omega}cm$의 저항을 보였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.41-41
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• 2010

반도체 소자의 선폭이 감소함에 따른 금속배선의 저항이 증가하면서 반도체 배선물질을 copper로 대체하려는 연구가 진행되고 있다. 그러나 copper를 금속배선에 사용하게 되면 대기 상에서 노출 시 쉽게 산화가 일어나며 형성된 산화물의 미세조직이 치밀하지 못하여 계속적인 산화가 진행되고, 후속 열처리 공정 시 copper가 유전체로 확산되어 소자의 정상적인 작동을 방해하게 되는 문제점을 가지고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서 copper의 확산 및 산화를 방지하는 물질로 cobalt가 각광받고 있다. Cobalt는 낮은 저항과 열적 안정성이 우수하여 copper와의 연동에 문제가 없으며, 소자의 작동에도 영향을 미치지 않는다. Cobalt 박막의 적용을 위해 patterning 단계를 줄일 수 있는 선택적 증착공정의 개발도 요구되고 있다. 본 연구에서는 우수한 층덮힘(step coverage)과 양질의 박막을 증착할 수 있는 MOCVD 공정을 이용하였고, cobalt 전구체로서 $Co(hfac)_2$ (hfac: hexafluoroacethylacetonate) 전구체와 $Co_2$ (CO)8 (CO: carbonyl) 전구체를 사용하였다. 각각의 전구체에 따라 선택적 증착이 가능한 공정조건을 찾기 위한 연구를 진행하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.229.2-229.2
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• 2013

Yttrium oxide (Y2O3)는 band gap이 5.5 eV 정도로 상대적으로 넓고, 굴절상수가 1.8, 유전율이 10~15, Silicon 과의 격자 불일치가 작은 특성을 가지고 있다. 또한 녹는점이 높아 열적으로 안정하기 때문에 전자소자 및 광학소자에 다양하게 응용되는 물질이다. Y2O3 박막은 다양한 방법으로 증착할 수 있는데, 그 방법에는 e-beam evaporation, laser ablation, sputtering, thermal oxidation, metal-organic chemical vapor deposition, and atomic layer deposition (ALD) 등이 있다. ALD는 기판 표면에 흡착된 원자들의 자기 제한적 반응에 의하여 박막이 증착되기 때문에 박막 두께조절이 용이하고 step coverage와 uniformity 측면에서 큰 장점이 있다. 이전에는 Y(thd)3 and Y(CH3Cp)3 와 같은 금속 전구체를 이용하여 ALD를 진행하여, 증착 속도가 낮고 defect이 많아 non-stoichiometric한 조성의 박막이 증착되는 문제점이 있었다. 이번 연구에서는, (iPrCp)2Y(iPr-amd)와 탈이온수를 사용하여 Y2O3 박막을 증착하였다. Y2O3 박막 증착에 사용한 Y 전구체는 상온에서 액체이고 $192^{\circ}C$ 에서 1 Torr의 높은 증기압을 갖는다. Y2O3 박막 증착을 위하여 Y 전구체는 $150^{\circ}C$ 로 가열하여 N2 gas를 이용하여 bubbling 방식으로 공정 챔버 내로 공급하였다. Y2O3 박막의 ALD window는 $250{\sim}350^{\circ}C$ 였으며, Y 전구체의 공급시간이 5초에 다다르자 더 이상 증착 두께가 증가하지 않는 자기 제한적 반응을 확인할 수 있었다. 그리고 증착된 Y2O3 박막의 특성 분석을 위해 Atomic force microscopy (AFM)과 X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), Auger electron spectroscopy (AES) 를 진행하였다. 박막의 Surface morphology 는 매끄럽고 uniform 하였으며, 특히 고체 금속 전구체를 사용했을 때와 비교하여 수산화물이 거의 없는 박막을 얻을 수 있었다. 그리고 조성 분석을 통해 증착된 Y2O3 박막이 stoichiometric하다는 것을 알수 있었다. 또한 metal-insulator-metal (MIM) 구조 (Ru/Y2O3/Ru) 의 resistor 소자를 형성하여 저항 스위칭 특성을 확인하였다.

• Journal of Sensor Science and Technology
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• v.9 no.3
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• pp.171-176
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• 2000

The physical and electrical characteristics of MgO and Pt thin-films on it, deposited by reactive sputtering and rf magnetron sputtering, respectively, were analyzed with annealing temperature and time by four-point probe, SEM and XRD. Under annealing conditions of $1000^{\circ}C$ and 2 hr, MgO thin-film had the properties of improving Pt adhesion to $SiO_2$ and insulation without chemical reaction to Pt thin-film, and the sheet resistivity and the resistivity of Pt thin-film deposited on it were $0.1288\;{\Omega}/{\square}$ and $12.88\;{\mu}{\Omega}{\cdot}cm$, respectively. We made Pt resistance pattern on $SiO_2$/Si substrate by lift-off method and fabricated thin-film type Pt-RTD(resistance thermometer device) for micro thermal sensors by Pt-wire, Pt-paste and SOG(spin-on-glass). In the temperature range of $25{\sim}400^{\circ}C$, the TCR value of fabricated Pt-RTD with thickness of $1.0{\mu}m$ was $3927\;ppm/^{\circ}C$ close to the Pt bulk value. Resistance values were varied linearly within the range of measurement temperature.

• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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• v.13 no.7
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• pp.612-616
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• 2000

This paper describes on the fabrication and characteristics of hot-film type micro-flowsensors integrated with Pt-RTD(resistance thermometer device) and micro-heater on the Si membrane in which MgO thin-film was used as medium layer in order to improve adhesion of Pt thin-film to SiO$_2$layer. The MgO layer improved adhesion of Pt thin-film to SiO$_2$layer without any chemical reactions to Pt thin-film under high annealing temperatures. Output voltages increased due to increase of heat-loss from sensor to external. The output voltage was 82 mV at $N_2$flow rate of 2000 sccm/min heating power of 1.2 W. The response time($\tau$:63%) was about 50 msec when input flow was stepinput

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2003.11a
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• pp.76-76
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• 2003

• Electrical & Electronic Materials
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• v.9 no.9
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• pp.911-917
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• 1996

Platinum thin films were deposited on Si-wafer by DC rnagnetron sputtering for RTD (resistance thermometer devices). We investigated the physical and electrical characteristics of these films under various conditions, the input power, working vacuum, temperature of substrate and also after annealing these films. The deposition rate was increased with increasing the input power but decreased with increasing Ar gas pressure. The resistivity and sheet resistivity were decreased with increasing the temperature of substrate and the annealing time at 1000.deg. C. At substrate temperature of >$300^{\circ}C$, input power of 7 w/cm$^{2}$, working vacuum of 5 mtorr and annealing conditions of 1000.deg. C and 240 min, we obtained 10.65.mu..ohm..cm, resistivity of Pt thin films and 3800-3900 ppm/.deg. C, TCR(temperature coefficient of resistance). These values are close to the bulk value. These results indicate that the Pt thin films deposited by DC magnetron sputtering have potentiality for the development of Pt RTD temperature sensor.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2011.10a
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• pp.42.1-42.1
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• 2011

박막형 디스플레이구서에 있어서 투명전극은 필수적이다. 투명전극은 정보를 표시하기 위해 빛을 외부로 방출시키거나 태양광 등을 소자 내부로 입사시켜야 한다. 또한 전극을 형성하는 박막은 높은 광투과율과 ${\sim}10-4{\Omega}cm$ 정도의 낮은 전기비저항을 가져야 한다. 가장 널리 사용되는 투명전극으로 ITO (Indium Tin Oxide)는 인듐의 독성, 저온증착의 어려움, 스퍼터링시 음이온 충격에 의한 막 손상으로 저항의 증가 및 액정디스플레이의 투명전극으로 사용될 경우 $400^{\circ}C$정도의 높은 온도와 수소플라즈마 분위기에서 장시간 노출시 열화로 인한 광학적 특성변화가 문제로 지적된다. 이러한 문제 해결의 대안으로 ZnO 산화물 반도체가 있는데 ITO 박막에 비해 비저항이 높기 때문에 도핑을 이용한 비저항을 ${\sim}10-4{\Omega}cm$ 정도로 낮추어야 한다. 투명전도막으로는 ITO, FTO 등과 더블어 체적 저항율은 다소 높으나 환원성 분위기에 대한 내성, 가시광 영역에서의 높은 광투과율과 저렴한 가격 등의 장점 등으로 AZO 박막이 주목 받고 있다. ZnO는 ITO 나 FTO에 비해서 700 kJ/mol의 큰 분해에너지를 가지므로 코팅 때 발생하는 전도도 및 투과율이 나빠지는 현상이 발생하지 않는 특징이 있으며, 위의 두 재료에 비해 밴드갭도 가장 낮아서 자외선 투과율이 낮다. 그러나 내습성이 약하기 때문에 이를 보완하기 위하여 내습성향상과 전도성 향상을 위해서 3족 원소인 B, In, Al, Ga 등을 도핑한 ZnO 투명전도막의 연구가 진행되고 있다. 이러한 원소들 중에서 Al로 도핑했을 때 가장 낮은 비저항을 얻을 수 있다고 알려져 있다. 본 연구에서는 SiOC 박막위에 AZO 박막을 제조하기 위하여 RF 마그네트론 스퍼터링법을 이용하여 박막을 성장시켰으며, 박막의 전기적 및 광학적 특성을 조사하였다. AZO 박막은 rf power가 5~200 W인 RF 마그네트론 스퍼터 방법에 의해서 제작되었다. SiOC 박막은 산소와 DMDMOS 전구체의 유량비를 다르게 하여 플라즈마 발생 화학적 기상 증착방법으로 증착되었다. 증착된 SiOC박막은 UV visible spectroscopy에 의해서 분석하였다. 투명전극의 비저항은 rf 전력이 작을 수록 낮았으며, SiOC 절연막 위에 AZO를 증착시킨 후 반사률은 반대로 바뀌는 것을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2015.05a
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• pp.103-104
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• 2015

정확한 두께와 조성 제어, 훌륭한 재현성의 박막을 형성할 수 있는 Atomic layer deposition 방법으로 증착시킨 ZnO 박막은 여러 분야에 적용될 수 있기 때문에 최근 많은 주목을 받고 있다. ALD-ZnO 박막을 형성하기 위하여 가장 흔히 사용되는 전구체 (precursor)와 반응체 (reactant)는 DEZ(DiethylZinc)와 $H_2O$이다. 그러나 DEZ 전구체를 사용한 ALD-ZnO 박막은 낮은 열적 안정성이 문제로 지적되어져 왔으며, 또한 여러 분야의 적용 및 산업화를 위해서는 높은 증착률, 큰 범위의 전기적 저항, 높은 투과도가 필요로 한다. 본 연구에서는 atomic layer deposition 기법을 통해 열적 안정성을 가진 새로운 전구체인 DEZDMEA ($Et_2Zn:NEtMe_2$)을 사용하여 ZnO 박막을 증착하였다. DEZDMEA ($Et_2Zn:NEtMe_2$) 및 $H_2O$ 주입 시간에 따른 증착률와 전기적 성질, 투과도를 조사하였다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2009.05a
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• pp.23.2-23.2
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• 2009

기존에 사용되었던 알루미늄 배선 공정은 공정의 배선 크기가 줄어들면서 한계에 다다르고 있다. 따라서 이를 대체하기 위해 여러 가지 새로운 방법들이 고안되고 있으며, 그중 알루미늄을 비저항이 낮고 EM(electro-migration) 저항성이 뛰어난 구리로 대체하려는 연구가 진행되고 있다. 구리 배선은 이미 electroplating 공정을 이용해 산업에 적용되고 있으며, seed layer로는 sputtering 법을 이용하고 있다. 하지만 sputtering 을 포함한 PVD 법은 대부분 종횡비나 단차 피복도가 좋지 않기 때문에 이를 CVD로 교체한다면 많은 장점을 가질 수 있다. 하지만 CVD 공정을 진행하기 위해서는 많은 문제점들이 있는데, 이중 전구체에 대한 문제도 빼놓을 수 없는 이슈이다. Cu(dmamb)2 는 기존에 사용하던 $\beta$-diketonate 계열의 전구체보다 화학적으로 많은 장점을 가지고 있어, CVD 공정에 적합하다. 이에 따라 구리 박막 증착의 공정 조건을 설계하고, 고품질의 박막을 증착하기 위한 다양한 처리법을 고안하여 증착 실험을 진행하였다. 기본적으로 구리는 확산력이 좋아 실리콘계열의 기판에서 확산력이 매우 좋아 기판 내로 확산되기 때문에 이를 방지하기 위하여 Ta, Ti 계열의 박막을 사용하여 확산을 방지하고 있다. 따라서 전이 금속 박막의 표면과 증착 분위기 등을 고려하여 구리를 증착하였으며, 표면의 미세구조 및 성분을 FESEM 등을 통해 분석하였다.