• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2018.06a
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• pp.125-125
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• 2018

반도체 소자의 미새화에 따라 선폭이 10nm 이하로 줄어듦에 따라, 금속 배선의 저항이 급격하게 상승하고 있다. Cu는 낮은 저항과 높은 전도도를 가지고 있어 현재 배선물질로써 가장 많이 사용되고 있지만, 소자가 미세화됨에 따라 Cu를 미래의 배선물질로써 계속 사용하기에는 몇 가지 문제점이 제기되고 있다. Cu는 electron mean free path (EMFP)가 39 nm로 긴 특성을 가지기 때문에, 선폭이 줄어듦에 따라 surface 및 grain boundary scattering이 증가하여 저항이 급격하게 증가한다. 또한, technology node에 따른 소자의 operating temperature와 current density의 증가로 인해 Cu의 reliability가 감소하게 된다. 텅스텐은 EMFP가 19 nm로 짧은 특성을 가지고 있어, 소자의 크기가 줄어듦에 따라 Cu보다 낮은 저항 특성을 가질 수 있으며, 녹는점이 3695K로 1357K인 Cu보다 높으므로 배선물질로써 Cu를 대체할 가능성이 있다. 본 연구에서는 Inductively Coupled Plasma (ICP) assisted magnetron sputtering을 통해 매우 얇은 텅스텐 박막을 증착하여 저항을 낮추고자 하였다. 고밀도 플라즈마의 방전을 위해, internal-type coil antenna를 사용하였으며 텅스텐 박막의 증착을 위해 DC sputter system이 사용되었다. 높은 에너지를 가진 텅스텐 이온을 이용하여 낮은 온도에서 고품위 박막을 증착할 수 있었으며, dense한 구조의 박막 성장이 가능하였다. ICP assisted를 이용하여 증착했을 때와, 그렇지 않을 때를 비교하여 ICP 조건에 따라서 박막의 저항이 감소함을 확인할 수 있었을 뿐만 아니라 최대 약 65% 감소함을 확인할 수 있었다. XRD를 이용하여 ICP power를 인가했을 때, 높은 저항을 갖는 A-15 구조를 가진 ${\beta}$ peak의 감소와 낮은 저항을 갖는 BCC 구조를 가진 ${\alpha}$ peak의 증가를 상온과 673K에서 증착한 박막 모두에서 확인하였으며, 이를 통해 ICP power가 저항 감소에 영향을 미친다는 것을 확인하였다. 또한, 두 온도 조건에서 grain size를 계산하여 ICP power를 인가함에 따라 두 조건 모두 grain size가 증가하였음을 조사하였다. 또한, XPS 분석을 통해 ICP power를 인가하였을 때 박막의 저항에 많은 영향을 끼치는 O peak이 감소하는 것을 통해 ICP assisted의 효과를 확인하였다. 이를 통해, ICP assisted magnetron sputtering을 통해 텅스텐 박막을 증착함으로써 차세대 배선물질로써 텅스텐의 가능성을 확인할 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.365-365
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• 2012

스퍼터된 a축 성장된 산화아연 박막의 전기적 및 구조적 특성의 DC 파워에 대한 영향을 c 축 성장된 산화아연 박막과의 비교를 통해 분석하였다. 1~103 ${\Omega}{\cdot}cm$의 낮은 비저항을 갖는 파워를 갖는 조건과 106~108 ${\Omega}{\cdot}cm$의 높은 비저항을 갖는 파워를 갖는 조건에 대한 분석을 진행하였다. 각 조건에 따른 XRD 분석을 통해 낮은 비저항을 갖는 파워를 갖는 조건의 경우 (100) 성장 방향을 강하게 나타내었으나, 높은 비저항을 갖는 파워를 갖는 조건의 경우 약한 (002) 성장 방향을 나타내었다. EDS를 이용한 분석시 낮은 비저항을 갖는 파워의 경우 상대적 으로 oxygen rich 특성을 나타내었다. 이번 연구를 통해 비저항 등 다양한 조건에 따라 결정 성장 방향이 다름을 확인하였으며, 이에 대한 분석을 통해 산화아연 박막의 성장된 조건에 따 라 다양한 전자소자에의 응용 및 분석이 필요함을 확인하였다.

• Journal of the Korean Magnetics Society
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• v.7 no.6
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• pp.308-313
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• 1997

The magnetoresistance (MR) and the saturation field behavior of the CoFe-Ag nano granular films as a function of the ferromagnetic underlayer and overlayer materials were investigated. The maximum MR ratio of 25.7 % and the saturation field of 2.1 kOe in the as-deposited 3000 $\AA$ $(Co_{92}Fe_8)_{31}Ag_{69}$ single alloy films at room temperature were obtained. The MR ratio and the saturation field of the 100 $\AA$ alloy film were 1.2 % and 5.2 kOe, respectively. Those of the sandwiched alloy films of 200 $\AA$ thick with the Fe under and overlayer of 100 $\AA$ were 11 % and 1.8 kOe respectively. The reduction of saturation field in the sandwiched alloy films is due to the exchange coupling between the ferromagnetic layers and the alloy layer. Among the Fe and FeNi, the more effective materials to reduce the saturation field of the sandwiched alloy films was Fe.

• Proceedings of the International Microelectronics And Packaging Society Conference
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• 2003.11a
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• pp.145-150
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• 2003

In the electronic components and devices fabrication, thin film resistors with low TCR(temperature coefficient of resistance) and high precision have been used over 3 GHz microwave in recent years. Ni-Cr alloys thin films resistors is one of the most commonly used resistive materials because it has low TCR and highly stable resistance. In this work, we fabricated thin film resistors using Evanohm alloys target(72Ni-20Cr-3Al-4Mn-Si) of s-type with excellent resistors properties by RF-sputtering. Also we reported best annealing conditions of thin film resistors for microwave to observe microstructure and electronic properties of thin film according to annealing conditions$(200^{\circ}C,\;300^{\circ}C,\;400^{\circ}C,\;500^{\circ}C)$.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.11 no.1
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• pp.37-42
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• 2004

In the electronic components and devices fabrication, thin film resistors with low TCR (temperature coefficient of resistance) and high precision have been used over 3 ㎓ microwave in recent years. Ni-Cr alloys thin films resistors is one of the most commonly used resistive materials because they have low TCR and highly stable resistance. In this work, we fabricated thin film resistors using Evanohm alloys target(72Ni-20Cr-3Al-4Mn-Si) of S-type with excellent resistors properties by RF-sputtering. Also we reported the best annealing condition of thin film resistors for microwave to observe microstructure and electronic properties of thin film according to annealing conditions($200^{\circ}C$, $300^{\circ}C$, $400^{\circ}C$, $500^{\circ}C$)

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.238-238
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• 2010

최근 전자산업의 발전은 형상 면에서 경박 단소화로 급속하게 진행되고 있으며, 전자소자 내부에서의 배선재료로 사용되고 있는 알루미늄(Al) 박막의 두께 역시 얇아지고 있다. 두께가 20 nm 이하로 작은 극박막 범위에서 박막의 두께 증가에 따라 전기가 잘 흐르기 시작하는 박막의 최소두께로 정의 되는 유착두께를 실시간으로 측정하는 방법을 구현하고 임의의 금속박막과 기판의 조합에 있어서 각각의 재료에 대한 유착두께를 제공함으로써 향후 미세전자소자의 제작시 배선 재료의 선택에 대한 기초자료를 축적할 수 있다. 또한 금속박막의 증착공정 직전에 기판을 표면처리 하여 기판을 활성화시킬 때 표면처리가 박막의 유착두께에 미치는 영향에 대해 박막의 미세구조 변화 관점에서 연구함으로써 여러 가지 금속박막에 대한 유착두께를 줄일 수 있는 방법을 도출 할 수 있다. 본 연구에서는 유리 기판 위에 사진 식각 공정으로 패턴을 형성하고 패턴이 형성된 유리 기판은 스퍼터에 연결된 4 point probe에 구리 도선으로 연결한 후 DC 마그네트론 스퍼터법으로 Al을 증착하면서 실시간으로 시간에 따른 전기저항을 측정을 하였다. 이때 스퍼터 내부 진공도는 $4.6\;{\times}\;10^{-5}\;torr$ 까지 낮춰준 후 Al을 증착 할 때 진공도는 $1.1\;{\times}\;10^{-2}\;torr$로 맞춰주고 Ar 가스를 20 sccm 넣어준다. 1초 간격으로 전기저항을 측정한 결과 25초대에 전기저항이 급격히 감소하였으며 이때 Al 박막의 두께는 $120{\AA}$ 이고 이 두께에서부터 전류의 흐름이 좋은 것을 알 수 있다. 박막 두께에 따른 특성을 알기위해 UV 영역의 빛을 사용하는 광전자 분광기(Photoelectron Spectrometer)를 이용해 일함수를 측정하였다. Al 의 일반적인 일함수는 4.28 eV 이며, 두께가 $120{\AA}$일 때의 일함수는 4.2 eV로 거의 비슷한 값을 얻었다. 전류가 잘 흐르기 전인 12초대에서 두께가 $60{\AA}$일 때 일함수는 4.00 eV 이고 전류가 흐르기 시작한 후 50초대에서 Al 박막 두께가 $200{\AA}$ 일 때 일함수는 4.28 eV 로 일반적인 Al의 일함수와 같은 값을 얻을 수 있었다. 광전자 분광기술은 전자소자에서 중요한 전자의 성능예측에 도움을 줄 수 있으며 물질의 표면에서 더욱 다양한 정보를 얻을 수 있다. 또한 실시간 전기저항 측정을 통한 금속박막의 전기전도 특성과 미세구조에 대한 기초 자료를 제공함으로써 신기술 발전에 공헌할 것이다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2012.05a
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• pp.78.1-78.1
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• 2012

비 휘발성 저항 메모리소자인 resistance random access memory (ReRAM)는 빠른 동작특성과 저 전압 특성을 나타내고 비교적 간단한 소자구조로 고집적화에 유리하여 기존의 DRAM과 flash 메모리, SRAM 등이 갖고 있는 한계를 극복할 수 있는 차세대 메모리소자로써 각광받고 있다. 현재, 이성분계 산화물, 페로브스카이트 산화물, 고체 전해질 물질, 유기재료 등을 응용한 저항 메모리소자에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 그 중 ZnO 를 기반으로 하는 amorphous InGaZnO (a-IGZO) 박막은 저온에서 대면적 증착이 가능하며 다른 비정질 재료에 비해 높은 전하 이동도를 갖기 때문에 박막트랜지스터 적용 시 우수한 전기적 특성을 나타낸다. 또한 빠른 동작특성과 높은 저항 변화율을 보이기 때문에 ReRAM에 응용 가능한 재료로써 기대되고 있다. 본 연구에서는 MOM(metal/oxide/metal) 구조를 기반한 TiN/a-IGZO/ITO 구조의 소자를 제작하여 저항 메모리 특성을 평가하였다. IGZO 박막은 radio frequency (RF) sputter 를 이용하여 ITO/glass 기판 위에 증착하였다. MOM 구조를 위한 상부 TiN 전극은 e-beam evaporation 을 이용하여 증착하였다. 제작된 저항 메모리소자는 안정적인 unipolar resistive switching 특성을 나타내었으며, TiN 상부전극과 IGZO 계면 간의 Transmission Electron Microscopy (TEM) 분석을 통해 전압 인가 후 전극 금속 물질의 박막 내 삽입으로 인한 금속 필라멘트의 형성을 관찰 할 수 있었다. 합성된 박막의 형태와 결정성은 Scanning electron microscope (SEM)와 X-ray Diffraction (XRD)을 통해 평가 하였으며, 제작된 소자의 전기적 특성은 HP-4145 를 이용하여 측정하고 비교 분석하였다.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.12 no.1 s.34
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• pp.1-7
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• 2005

The effect of trimming process to adjust accurate resistance of a thin-film resistor was studied with respect to low temperature coefficient of resistance(TCR) and high precision. The characteristics of a thin-film resistor fabricated by sputtering were investigated depending on trimming condition and annealing temperature. Measured results showed that the characteristic of a thin-film resistor was degraded with increased trimming speed. However, an average resistance deviation and a TCR were improved to $0.26\%$ and 52.77[ppm/K], respectively, through annealing treatment. Also, thin-film resistors with 1 k$\Omega$ and 10k$\Omega$ showed better performance compared to a resistor with 100k$\Omega$. The Optimal trimming speed and annealing temperature were 20mm/sec and 539K, respectively, and under this optimal condition, a thin-film resistor with an average resistance deviation of $0.31\%$ and a TCR of below 10[ppm/K] was obtained.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.24 no.3
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• pp.19-26
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• 2017

Stretchable deformation-resistance characteristics of Au, Pt, and Cu films were measured for the stretchable packaging structure where a parylene F was used as an intermediate layer between a PDMS substrate and a metal thin film. The 150 nm-thick Au and Pt films, sputtered on the parylene F-coated PDMS substrate, exhibited the initial resistances of $1.56{\Omega}$ and $5.53{\Omega}$, respectively. The resistance increase ratios at 30% tensile strain were measured as 7 and 18 for Au film and Pt film, respectively. The 150 nm-thick Cu film, sputtered on the parylene F-coated PDMS substrate, exhibited a very poor stretchability compared to Au and Pt films. Its resistance was initially $18.71{\Omega}$, rapidly increased with applying tensile deformation, and finally became open at 5% tensile strain.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.24 no.3
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• pp.27-34
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• 2017

We investigated the feasibility of parylene F usage as an intermediate layer between a polydimethylsiloxane (PDMS) substrate and an Au thin-film interconnect as well as the swelling effect of PDMS substrate on the stretchable deformability of an Au thin film. The 150-nm-thick Au film, which was sputtered on a PDMS substrate without a parylene F layer, exhibited an initial resistance of $11.7{\Omega}$ and an overflow of its resistance at a tensile strain of 12.5%. On the other hand, the Au film, which was formed with a 150-nm-thick parylene F layer, revealed an much improved resistance characteristics: $1.21{\Omega}$ as its initial resistance and $246{\Omega}$ at its 30% elongation state. With swelling of PDMS substrate, the resistance of an Au film substantially decreased to $14.4{\Omega}$ at 30% tensile strain.