• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.22 no.6
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• pp.277-284
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• 2013

Carbon coils could be synthesized using $C_2H_2/H_2$ as source gases and $SF_6$ as an incorporated additive gas under thermal chemical vapor deposition system. The Ni layer on the $SiO_2$ substrate was used as a catalyst for the formation of the carbon coils. The characteristics (formation densities, morphologies, and geometries) of the as-grown carbon coils on the substrate with or without the $H_2$ plasma pretreatment process were investigated. By the relatively short time (1 minute) $H_2$ plasma pretreatment on the Ni catalyst layered-substrate prior to the carbon coils synthesis reaction, the dominant formation of the carbon microcoils on the substrate could be achieved. After the relatively long time (30 minutes) $H_2$ plasma pretreatment process, on the other hand, we could obtain the noble-shaped geometrical nanostructures, namely the formation of the numerous carbon nanocoils along the growth of the carbon microcoils. This noble-shaped geometrical nanostructure seemed to play a promising role as the good catalyst support for holding the very tiny Ni catalyst grains.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.409-409
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• 2013

최근, 집적 소자의 미세화에 따라 늘어난 배선 신호 지연 및 상호 간섭, 그리고 소비 전력의 증가는 초고집적 소자 성능 개선에 한계를 가져온다. 이에 따라 기존의 알루미늄(Al)/실리콘 절연 산화막은 구리(Cu)/저유전율 박막(low-k)으로 대체되고 있고, 이는 소자 성능 개선에 큰 영향을 미친다. 그러나 Cu는 Si과 low-k 내부로 확산이 빠르게 일어나 소자의 비저항을 높이고, 누설 전류를 일으키는 등 소자의 성능을 저하시킬 수 있는 문제점을 가지고 있다. 이러한 Cu의 확산을 막기 위하여 Ta, TaN 등과 같은 확산방지막에 대한 연구가 활발히 진행되어 왔으나, 배선 공정의 집적화와 low-k 대체에 따른 공정 및 신뢰성 문제로 인해 새로운 확산방지막의 개발이 필요하게 되었다. 이를 위해, 본 연구에서는 Cu-V 합금을 사용하여 low-k 기판 위에 확산방지막을 자가 형성 시키는 공정에 대한 연구를 진행하였다. 다양한 low-k 기판에서 열처리조건에 따른 Cu-V 합금의 특성을 확인하기 위해 4-point probe를 통한 비저항 평가와 XRD (X-ray diffraction) 분석이 이뤄졌다. 또한, TEM (transmission electron microscope)을 이용하여 $300^{\circ}C$에서 1 시간 동안 열처리를 거쳐 자가형성된 V-based interlayer가 low-k와 Cu의 계면에서 균일하게 형성된 것을 확인하였다. 형성된 V-based interlayer의 barrier 특성을 평가하고자 Cu-V합금/low-k/Si 구조와 Cu/low-k/Si 구조의 leakage current를 비교 분석하였다. Cu/low-k/Si 구조는 비교적 낮은 온도에서 leakage current가 급격히 증가하는 양상을 보였으나, Cu-V 합금/low-k/Si 구조는 $550^{\circ}C$의 thermal stress 에서도 leakage current의 변화가 거의 없었다. 이러한 결과를 바탕으로 열처리를 통해 자가형성된 V-based interlayer의 Cu/low-k 간 확산방지막으로서 가능성을 검증하였다.

• Journal of the Korean Institute of Telematics and Electronics
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• v.25 no.11
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• pp.1350-1357
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• 1988

The dual dielectric films have been grown on single-crystalline silicon substrates with the thickness ranging from 125A to 180A at various gas and temperature conditions by using rapid thermal process that included independent nitridation step. The film characteristics and their dependence on the contents of the hydrochloric gas and the processing time have been studied. By the addition of the hydrochloric gas, the initial oxide thickness was significantly changed, but after sequential nitridation processes the thickness of the films was nevertheless a little bit varied within 10A. All the samples of the dual dielectric films show the increased breakdown voltages in proportion to the additive contents of the hydrochloric gas and also show the higher breakdown strengths than the thermal oxide and nitrided oxide films grown by the conventional furnance process or the rapid thermal nitridation process that was composed of the dependent nitridation cycles.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.44 no.5
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• pp.520-527
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• 2006

A realistic surface model is presented for prediction of various surface phenomena such as polymer deposition, suppression and sputtering as a function of incidence ion energy in high density fluorocarbon plasmas. This model followed ion enhanced etching model using the "well-mixed" or continuous stirred tank reactor (CSTR) assumption to the surface reaction zone. In this work, we suggested ion enhanced polymer formation and decomposition mechanisms that can capture $SiO_2$ etching through a steady-state polymer film on $SiO_2$ under the suppression regime. These mechanisms were derived based on experimental data and molecular dynamic simulation results from literatures. The model coefficients are obtained from fits to available beam and plasma experimental data. In order to show validity of our model, we compared the model results to high density fluorocarbon plasma etching data.

• Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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• v.10 no.9
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• pp.1641-1647
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• 2006

A dual micro gas sensor way for detecting reducing gas and bad order was fabricated using nano sized $SnO_2$ thin film fabrication method. To make nano-sized thin gas sensitive $SnO_2$ thin rilm, thin tin metal layer $2500{\AA}$ thick was oxidized between 600 and $800^{\circ}C$ by thermal oxidation. The gas sensing layers such as $SnO_2,\;SnO_2(+Pt)\;and\;SnO_2(+CuO)$ were patterned by metal shadow mask for simple fabrication process on the silicon substrate. The micro gas sensors with $SnO_2(Pt)$ and $SnO_2(+CuO)$ showed good selectivity to CO gas among reducing gases and good sensitivity to $H_2S$ that is main component of bad odor, separately.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.6 no.2
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• pp.263-274
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• 1996

Titanium dioxide ($TiO_{2}$) film has been widely used as anti-reflection coating for solar cells but not as masking oxide for metallisation and diffusion of impurities. In this paper we have investigated the properties of $TiO_{2}$ for possible incorporation into solar cell processing sequence. Thus the use of a spray deposition system to form the $TiO_{2}$ film and the characterisation of this film to ascertain its suitability to solar cell processing. The spray-on $TiO_{2}$ film was found to be resistant to all the chemicals used in conjunction with solar cell processing. The high temperature anealing (in oxygen ambient) of the spray-on $TiO_{2}$ film resulted in an increased refractive index, which indicated the growth of an underlying thin film of $SiO_{2}$ film for the passivation of silicon surface which would reduce the recombination activities of the fabricated device. Most importantly, the successful incorporation of the $TiO{2}$ film will lead to the reduction of the many high temperature processing steps of solar cell to only one.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.238-239
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• 2011

최근 반도체 산업은 더 높은 성능의 회로 제작을 통해 초고집적화를 추구하고 있다. 이를 위해서 회로 설계의 최소 선폭과 소자 크기는 지속적으로 감소하고 있고 이를 위한 배선 기술들은 플라즈마 공정을 이용한 식각공정에 크게 의존하고 있다. 식각공정에 있어서 반응가스의 조성은 식각 속도와 선택도를 결정하는 중요한 요소이다. 본 연구에서는 CIS QMS (closed ion source quadrupole mass spectrometer)를 이용하여 CF4+Ar를 이용한 실리콘 산화막의 플라즈마 식각 공정 시 생성되는 라디칼과 이온 종들을 측정하였다. Ar 이온이 기판표면과 충돌하여 기판물질간의 결합을 깨놓으면, 반응성 기체 및 라디칼과의 반응성이 커져서 식각 속도를 향상 시키게 된다. 본 실험에서는 2 MHz의 RPS (remote plasma source)를 이용하여 플라즈마를 발생시키고 13.56 MHz의 rf 전력을 기판에 인가하여 식각할 웨이퍼에 바이어스 전압을 유도하였다. CF4/(CF4+Ar)의 가스 혼합비가 커질수록 식각 부산물인 SiF3의 양은 증가 하였으며, CF4 혼합비가 0일 때(Ar 100%) 비하여 1일 때(CF4 100%) SiF3의 QMS 이온 전류는 106배 증가하였다. 이때의 Si와 결합하여 SiF3를 형성하는 F라디칼의 소모는 0.5배로 감소하였다. 또한 RPS power가 800 W일 때 플라즈마에 의해서 CF4는 CF3, CF2, CF로 해리 되며 SiO2 식각 시 라디칼의 직접적인 식각과 Si_F2의 흡착에 관여되는 F라디칼의 양은 CF3 대비 7%로 검출되었고, 식각 부산물인 SiF3는 13%로 측정되었다. Ar의 혼합비를 0 %에서 100%까지 증가시켜 가면서 측정한 결과 F/CF3는 $1.0{\times}105$에서 $2.8{\times}102$로 변화하였다. SiF3/CF3는 1.8에서 6.3으로 증가하여 Ar을 25% 이상 혼합하는 것은 이온 충돌 효과에 의한 식각 속도의 증진 기대와는 반대로 작용하는 것으로 판단된다.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.25 no.5
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• pp.233-237
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• 2015

Silicon oxynitride that can be deposited two times faster than general SiNx:H layer was applied to fabricate the passivation protection layer of atomic layer deposition (ALD) $Al_2O_3$. The protection layer is deposited by plasma-enhanced chemical vapor deposition to protect $Al_2O_3$ passivation layer from a high temperature metallization process for contact firing in screen-printed silicon solar cell. In this study, we studied passivation performance of ALD $Al_2O_3$ film as functions of process temperature and RF plasma effect in plasma-enhanced chemical vapor deposition system. $Al_2O_3$/SiON stacks coated at $400^{\circ}C$ showed higher lifetime values in the as-stacked state. In contrast, a high quality $Al_2O_3$/SiON stack was obtained with a plasma power of 400 W and a capping-deposition temperature of $200^{\circ}C$ after the firing process. The best lifetime was achieved with stack films fired at $850^{\circ}C$. These results demonstrated the potential of the $Al_2O_3/SiON$ passivated layer for crystalline silicon solar cells.

• Proceedings of the Korea Crystallographic Association Conference
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• 2002.11a
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• pp.42-43
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• 2002

반도체 디바이스의 발전은 높은 직접화 및 동작 속도를 추구하고 있으며, 이를 위해서 MOSFET의 scale down시 발생되는 문제를 해결해야만 한다. 특히, Channel이 짧아짐으로써 발생하는 device의 열화현상으로 동작전압의 조절이 어려워 짐을 해결해야만 하며, gate oxide 두께를 줄임으로써 억제할 수 있다고 알려져 왔다. 현재, gate oxide으로 사용되고 있는 SiO2박막은 비정질로써 ～8.7 eV의 높은 band gap과 Si기판 위에서 성장이 용이하며 안정하다는 장점이 있으나, 두께가 1.6 nm 이하로 얇아질 경우 전자의 direct Tunneling에 의한 leakage current 증가와 gate impurity인 Boron의 channel로의 확산, 그리고 poly Si gate의 depletion effect[1,2] 등의 문제점으로 더 이상 사용할 수 없게 된다. 2001년 ITRS에 의하면 ASIC제품의 경우 2004년부터 0.9～l.4 nm 이하의 EOT가 요구된다고 발표하였다. 따라서, gate oxide의 물리적인 두께를 증가시켜 전자의 Tunneling을 억제하는 동시에 유전막에 걸리는 capacitance를 크게 할 수 있다는 측면에서 high-k 재료를 적용하기 위한 연구가 진행되고 있다[3]. High-k 재료로 가능성 있는 절연체들로는 A1₂O₃, Y₂O₃, CeO₂, Ta₂O, TiO₂, HfO₂, ZrO₂,STO 그리고 BST등이 있으며, 이들 재료 중 gate oxide에 적용하기 위해 크게 두 가지 측면에서 고려해야 하는데, 첫째, Si과 열역학적으로 안정하여 후속 열처리 공정에서 계면층 형성을 배제하여야 하며 둘째, 일반적으로 high-k 재료들은 유전상수에 반비례하는 band gap을 갖는 것으로 알려줘 있는데 이 Barrier Height에 지수적으로 의존하는 leakage current때문에 절연체의 band gap이 낮아서는 안 된다는 점이다. 최근 20이상의 유전상수와 ～5 eV 이상의 Band Gap을 가지며 Si기판과 열역학적으로 안정한 ZrO₂[4], HfiO₂[5]가 관심을 끌고 있다. HfO₂은 ～30의 고유전상수, ～5.7 eV의 높은 band gap, 실리콘 기판과의 열역학적 안전성 그리고 poly-Si와 호환성등의 장점으로 최근 많이 연구가 진행되고 있다. 또한, Hf은 SiO₂를 환원시켜 HfO₂가 될 수 있으며, 다른 silicide와 다르게 Hf silicide는 쉽게 산화될 수 있는 점이 보고되고 있다.

• Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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• 2017.05a
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• pp.688-690
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• 2017

Reduction of breakdown voltage is serious short channel effect (SCE) by shrink of channel length. The SCE occurred in on-state transistor raises limitation of operation range of transistor. The deviation of breakdown voltage for doping concentration is investigated with structural parameters of sub-10 nm double gate (DG) MOSFET in this paper. To analyze this, thermionic and tunneling current are derived from analytical potential distribution, and breakdown voltage is defined as drain voltage when the sum of two currents is $10{\mu}A$. As a result, breakdown voltage increases with increase of doping concentration. Breakdown voltage decreases by reduction of channel length. In order to solve this problem, it is found that silicon and oxide thicknesses should be kept very small. In particular, as contributions of tunneling current increases, breakdown voltage increases.