• 한국진공학회지
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• 제22권6호
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• pp.277-284
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• 2013

아세틸렌과 수소기체를 원료기체로 하고 육불화황을 첨가기체로 하여 열화학 기상 증착하에서 탄소코일을 합성하였다. 이 때 산화실리콘 기판위의 니켈막을 탄소코일 성장의 촉매로 사용하였다. 성장된 탄소코일의 생성밀도, 형상, 기하구조 등을 수소 플라즈마 전처리의 유무에 따라 조사하였다. 상대적으로 짧은 시간(1분)의 수소 플라즈마 전처리는 탄소 마이크로 코일을 우세하게 성장시켰다. 긴 시간(30분)동안의 수소플라즈마 전처리는 탄소마이크로 성장 축을 따라 수많은 탄소 나노코일이 들어붙어 있는 특이한 구조를 보였다. 이 특이한 구조는 매우 작은 니켈 촉매의 알갱이를 효과적으로 지지할 수 있는 촉매 지지대로서의 역할을 할 수 있을 것으로 예견되었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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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.

• 대한전자공학회논문지
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• 제25권11호
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• pp.1350-1357
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• 1988

독립적인 nitridation step이 포함된 급속 열처리 공정을 이용하여 125-180A 두께의 이중 절연박막을 단결정 실리콘 상에 형성하였다. HCl 가스의 첨가량과 공정시간의 변화에 따른 박막 특성의 변화를 고찰하였고, 이에 따른 박막의 전기적 특성을 관찰하였다. HCl 가스의 첨가에 의해 초기의 산화막 두께의 성장은 현저하게 나타났으나, nitridation 후의 박막두께의 변화는 10A 이하로 매우 저조하였다. 이중 절연박막의 항복전압은 HCl 가스의 첨가량에 비례하여 점차 증가하였고, 절연강도는 furnace나 독립적인 nitridation step이 포함되지 않은 급속 열처리 공정으로 형성한 같은 두께의 박막에 비해 높은 것으로 분석되었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제44권5호
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• pp.520-527
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• 2006

본 연구에서는 FC(fluorocarbon) 플라즈마 반응기에서 입사하는 이온에너지에 따른 고분자 증착, 식각과 증착의 경쟁반응 및 물리적 스퍼터링 등의 여러 표면 현상들을 모델링하였다. $SiO_2$ 식각에 대한 표면반응은 식각반응 영역을 잘 혼합된 CSTR(continuous stirred tank reactor) 가정을 도입하여 이온 도움에 의한 식각으로 모사되었다. 정상상태 고분자층을 통한 식각과 증착의 경쟁반응의 모델링은 이온 도움에 의한 고분자 생성 및 분해 메커니즘을 제안하여 수행하였다. 이러한 메커니즘은 최근 발표된 실험 및 분자동력학적 전산모사 결과에 기초하였으며,모델 계수들은 빔실험 결과 및 플라즈마 실험결과들을 이용하여 구하였다. 최종 개발된 모델의 결과들은 타당성을 검증하기 위해 문헌에 보고된 실험결과들과 비교하였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제10권9호
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• pp.1641-1647
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• 2006

나노입자 크기를 가진 얇은 $SnO_2$ 박막을 이용하여 CO 및 $H_2S$에 대한 우수한 감도를 가지는 복합 마이크로 가스센서 어레이를 제작하였다. 나노입자의 박막을 만들기 위해서 약 $2500{\AA}$ 두께의 $SnO_2,\;SnO_2(+Pt),\;SnO_2(+CuO)$ 막을 셰도우마스크를 사용하여 형성 한 후, 이를 $600{\sim}800^{\circ}C$의 온도에서 산화하므로서 나노입자의 $SnO_2$ 모물질의 가스감지 박막을 형성하였다. 실리콘 기판의 마이크로센서의 형태로 제작된 $SnO_2(Pt)$ 및 $SnO_2(+CuO)$ 가스센서는 각각 CO 및 $H_2S$ 가스에 대한 매우 우수한 감도를 나타내는 것을 확인하였다.

• 한국결정성장학회지
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• 제6권2호
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• pp.263-274
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• 1996

타이타늄 옥사이드층을 태양전지의 표면 보호막으로 사용시, 그 적합성에 대해 조사하였다. 스프레이법으로 형성된 타이타늄 옥사이드의 박막층은 태양전지 제조 과정중 사용되는 화학약품에 잘 견디며, 이 층을 사용함으로서 고온산화공정을 줄일 수 있다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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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.

• 한국재료학회지
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• 제25권5호
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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.

• 한국결정학회:학술대회논문집
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• 한국결정학회 2002년도 정기총회 및 추계학술연구발표회
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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.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2017년도 춘계학술대회
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• pp.688-690
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• 2017

항복전압의 감소는 채널길이 감소에 의하여 발생하는 심각한 단채널 효과이다. 트랜지스터 동작 중에 발생하는 단채널 효과는 트랜지스터의 동작범위를 감소시키는 문제를 발생시킨다. 본 논문에서는 10 nm 이하 채널길이를 갖는 이중게이트 MOSFET에서 채널크기의 변화를 파라미터로 하여 채널도핑에 따른 항복전압의 변화를 고찰하였다. 이를 위하여 해석학적 전위분포에 의한 열방사 전류와 터널링 전류를 구하고 두 성분의 합으로 구성된 드레인 전류가 $10{\mu}A$가 될 때, 드레인 전압을 항복전압으로 정의하였다. 결과적으로 채널 도핑농도가 증가할수록 항복전압은 크게 증가하였다. 채널길이가 감소하면서 항복전압이 크게 감소하였으며 이를 해결하기 위하여 실리콘 두께 및 산화막 두께를 매우 작게 유지하여야만 한다는 것을 알 수 있었다. 특히 터널링 전류의 구성비가 증가할수록 항복전압이 증가하는 것을 관찰하였다.