• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 하계학술대회 논문집 Vol.9
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• pp.349-349
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• 2008

유비쿼터스 시대를 맞이하여 현재의 전자제품은 고주파 환경에서의 소형화된 마이크로파 소자를 요구하고 있다. 현재 구현되고 있는 마이크로파 소자의 형태는 여러 가지 전송선로 중에 하나로서 금속의 그라운드면 위에 유전체 막을 형성하고 그 위에 금속선을 정밀하게 패터닝하여 각 종 소자를 연결하는 microstrip line의 형태가 많이 사용된다. 이러한 microstrip line 형태의 소자를 설계할 시에 소자 자체의 구조나 유전체 막이 그 소자의 성능을 크게 좌우한다. 여기서 유전체 막은 신호선과 그라운드면 간의 전자파를 집중시켜주어 방사손실을 줄여주는 역할을 한다. 유전체 막의 두께는 소자의 전체적인 크기를 결정하는 요인이 된다. 이는 유전체 막의 두께가 감소할 경우 50 $\Omega$ 임피던스 매칭을 위해 막 위에 형성되는 소자들의 선폭도 동시에 줄여야 하므로 소자의 소형화도 가능 하여진다. 하지만 유전체 막의 두께가 감소할 경우 전자파가 유전체 막에 집중되지 못하여 방사손실이 커지게 되고 소자의 성능이 저하된다. 이런 점을 고려할 때 소자의 소형화를 만족시키면서 동시에 소자의 성능을 유지할 수 있는 유전체 막의 최적화 두께에 대한 연구가 필요하다. 볼 연구에서는 유전체 막의 최적화 두께를 제시하기 위해 대표적 마이크로파 소자인 Edge-Coupled Filter에 대하여 3-D Electromagnetic Simulator로 설계하고 유전체 막의 두께와 Filter 성능 간의 관계를 연구하였다. Filter의 성능은 유지하도록 하면서 유전체 막의 두께를 감소시켜 나간 결과, 약 30 ~ 40 ${\mu}m$ 의 최적화 두께를 얻을 수 있었다. 한편 30 ~ 40 ${\mu}m$ 두께의 후막 공정을 고려할 때 기존의 성막공정으로는 성막시간, 공정의 난이도, 공정온도 등의 면에서 난점이 존재하며 이러한 점들을 극복할 수 있는 Aerosol Deposition Method의 적용 가능성에 대해서 연구하였다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제16권3호
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• pp.451-456
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• 2021

반도체 메모리 소자의 커패시터에서 셀 커패시턴스의 향상과 scale down을 위해 유전막으로써 적층형 ONO 구조가 도입되었고 이들의 박막화가 지속적으로 시도되고 있으나 공정 처리 과정에서 많은 문제들이 대두되고 있다. 본 연구에서는 L/L LPCVD를 사용하여 약 10Å의 자연산화막 성장을 억제함으로써 3fF/cell의 정전 용량을 확보할 수 있었다. 또한 유전막의 박막화에 따른 질화막의 이상산화에 미치는 영향을 고찰함으로써 내산화성을 확보할 수 있는 유전막 형성의 안정적인 공정 관리 방법을 제안하였다.

• 한국진공학회지
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• 제10권2호
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• pp.252-256
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• 2001

분광타원법을 이용하여 상온에서 ZnSe의 유전율 함수를 측정하였다. 순수한 ZnSe의 유전율 함수를 얻기 위해서 적절한 화학적인 식각법을 행함으로써 시료표면의 산화막을 제거하였고, 그 결과 이전에 보고된 것보다 더 좋은 결과를 얻을 수 있었으며, 또한 이전의 산화막 제거 방법에 문제가 있었음을 알 수 있었다. 산화막을 제거하기 전의 유사 유전율 함수와 그것을 수행한 후의 유전율 함수에 대해 브루그먼 유효매질 어림이론을 사용하여 비정질 Se, $GaAsO_3$, void 등의 물질을 조합함으로써 ZnSe 자연 산화막의 유전율 함수를 결정하였다.

• E2M - 전기 전자와 첨단 소재
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• 제6권1호
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• pp.55-62
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• 1993

수소 관련된 species를 포함하지 않고 자기제한특성으로 초박막 성장을 용이하게 제어할 수 있는 N$_{2}$O 가스 분위기에서 실리콘의 산화는 질화된 산화막의 재산화공정 보다 훨씬 간단한 공정이다. N$_{2}$O산화로 형성된 Si-SiO$_{2}$ 계면에서 nitrogen-rich층은 산화막 구조를 강화할 뿐만 아니라 게이트 유전체의 질을 개선하고 산화율을 감소시키는 산화제의 확산 장벽으로 작용한다. 초박막 oxynitride 게이트 유전체가 종래의 열산화 방법으로 제작되었고 oxynitride막의 특성이 AES와 I-V 특성 측정의 결과를 분석하여 연구하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2000년도 제18회 학술발표회 논문개요집
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• pp.75-75
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• 2000

플라즈마 화학증착법(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition, PECVD)을 이용하여 양질의 Si3N4 금속-유전막-금속(Metal-Insulator-Metal, MIM) 커페시터를 구현하였다. Fig.1에 나타낸 바와 같이 p형 실리콘 웨이퍼의 열 산화막 위에 1%의 실리콘을 함유하는 알루미늄을 스퍼터링으로 증착하여 전극을 형성하고 두 전극사이에 Si3N4 박막을 증착하여 MIM구조의 박막 커패시터를 제조하였다. Si3N4 유전막은 150Watt의 RF 출력하에서 반응 가스 N2/SiH4/NH3를 각각 300/10/80 sccm로 흘려주어 전체 압력을 1Torr로 유지하면서 40$0^{\circ}C$에서 플라즈마 화학증착법을 이용하여 증착하였으며, Al과 Si3N4 층의 계면에는 Ti과 TiN을 스퍼터링으로 증착하여 확산 장벽으로 이용하였다. 각 시편의 커패시턴스 및 바이어스 전압에 따른 누설 전류의 변화는 LCR 미터를 이용하여 측정하였고 각 시편의 커패시턴스 및 바이어스 전압에 따른 누설 전류의 변화는 LCR 미터를 이용하여 측정하였고 각 시편의 유전 특성의 차이점을 미세구조 측면에서 이해하기 이해 극판과 유전막의 단면 미세구조를 투과전자현미경(Transmission Electron Microscope, TEM)을 이용하여 분석하였다. 유전체인 Si3N4 와 전극인 Al의 계면반응을 억제시키기 위해 TiN을 확산 장벽으로 사용한 결과 MIM커패시터의 전극과 유전체 사이의 계면에서는 어떠한 hillock이나 석출물도 관찰되지 않았다. Fig.2와 같은 커패시턴스의 전류-전압 특성분석으로부터 양질의 MIM커패시터 특성을 f보이는 Si3N4 의 최소 두께는 500 이며, 그 두께 미만에서는 대부분의 커패시터가 전기적으로 단락되어 웨이퍼 수율이 낮아진다는 사실을 알 수 있었다. TEM을 이용한 단면 미세구조 관찰을 통해 Si3N4 층의 두께가 500 미만인 커패시터의 경우에 TiN과 Si3N4 의 계면에서 형성되는 슬릿형 공동(slit-like void)에 의해 커패시터의 유전특성이 파괴된다는 사실을 알게 되었으며, 이러한 슬릿형 공동은 제조 공정 중 재료에 따른 열팽창 계수와 탄성 계수 등의 차이에 의해 형성된 잔류응력 상태가 유전막을 기준으로 압축응력에서 인장 응력으로 바뀌는 분포에 기인하였다는 사실을 확인하였다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2012년도 춘계학술발표대회
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• pp.77.2-77.2
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• 2012

급속한 첨단기술의 발전으로 인해 차세대 정보산업의 핵심 기술은 사용자의 편의를 바탕으로 필요에 따라 형태가 변환되어 휴대 또는 착용이 가능하고 다양한 기능이 융합된 전자소자의 기술을 개발 하는 것이다. 현재까지는 이를 구현하기 위해 저분자, 고분자 반도체 및 박막형 무기 반도체를 이용하여 신축 가능한 소자를 구현 하였으나 기존 소재들의 제한적인 물성으로 인해 그 연구가 한계를 다다르고 있다. 이에 반해 신소재 그래핀은 우수한 기계적, 전기적 및 광학적 특징을 동시에 가지고 있는 물질로써 유연 소자분야에 적합한 재료로 각광받고 있다. 하지만 뛰어난 그래핀의 특성에도 불구하고 소자를 구성하는 다른 요소인 기판, 유전막 등의 물성적 한계로 인하여 신축 가능한 소자제작을 위해서는 아직도 많은 과제가 남아있다. 본 연구에서는 Polydimethylsiloxane (PDMS) 고무기판 위에 전해질 유전막을 도입하여 신축 가능하고 투명한 그래핀 트렌지스터를 구현하였다. 에어로졸 프린팅 방법으로 상온에서 형성 된 전해질 유전막은 높은 정전용량으로 인해 3V이하의 낮은 전압에서도 소자가 구동하는 것을 확인할 수 있었으며, 1100 과 420 $cm^2/Vs$의 높은 정공과 전자의 이동도를 나타내었다. 뿐만 아니라 이러한 전기적 특성은 외부에 가해지는 5%의 응력 및 1000회의 피로도 테스트 후에도 안정적인 거동을 보이는 매우 우수한 탄성특성을 보였다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2003년도 추계학술발표강연 및 논문개요집
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• pp.56-56
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• 2003

BaTiO$_3$, SrTiO$_3$단일막과 BaTiO$_3$ (BTO)/SrTiO$_3$ (STO) 산화물 인공격자를 pulsed laser deposition (PLD) 법에 의해서 100 nm 두께의 (La,Sr)CoO3 (LSCO) 산화물 전극이 코핑된 MgO 단결정 기판 위에 증착시켰다. 이러한 기판위에서 2 unit cell의 적층 두께를 갖는 BTO/STO 초격자 (=BTO2/STO2)를 100～5 nm까지 변화시켰다. 또한 BTO와 STO 단일막도 같은 두께로 변화시켰다. 이러한 두께 범위에서 BTO, STO 단일막과 초격자의 격자변형에 따른 유전특성을 살펴 보았다. 두께 변화에 따른 단일막과 초격자의 구조 분석은 포항 방사광 가속기의 x-ray 회절에 의해서 이루어졌다. 다양한 두께를 갖는 BTO2/STO2 초격자에서 BTO와 STO 충은 in-plane 방향으로 격자정합을 유지하면서 변형되었다. 두께가 얇아지면서 하부 LSCO영향으로 BTO, STO의 n-plane 격자상수는 LSCO 격자상수 쪽으로 접근하였다. Out-of-plane 방향의 BTO 격자상수는 두께가 얇아지면서 증가하였고 반면에 STO 격자상수는 감소하였다. STO와 BTO 단일막의 격자변형은 두께가 얇아지면서 in-plane 방향으로 압축응력으로 인해 증가하였다. 그러나, 격자부정합도가 큰 BTO격자에서 더 많이 변형되었다. 또한 초격자에서 BTO격자가 BTO 단일막보다 더 많이 변형되었는데 초격자에서는 BTO, STO 두 층의 발달된 변형뿐만 아니라 하부 LSCO/MgO 기판의 영향을 함께 받고 있기 때문이다. 초격자와 단일막의 유전상수를 살펴보면은 두께가 감소하면서 유전상수가 감소하는 size effect을 보이고 있다. 하지만 초격자에서의 유전상수가 단일막보다 우수한 유전특성을 보이고 있다. 이러한 결과로 볼 때 격자변형이 size effect 영향을 끼치는 중요한 요소임을 확인하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
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• pp.198-198
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• 2010

전하 트랩형 비휘발성 메모리는 10년 이상의 데이터 보존 능력과 빠른 쓰기/지우기 속도가 요구 된다. 그러나 두 가지 특성은 터널 산화막의 두께에 따라 서로 trade off 관계를 갖는다. 즉, 두 가지 특성을 모두 만족 시키면서 scaling down 하기는 매우 힘들다. 이것의 해결책으로 적층된 유전막을 터널 산화막으로 사용하여 쓰기/지우기 속도와 데이터 보존 특성을 만족하는 Tunnel Barrier engineered Memory (TBM)이 있다. TBM은 가운데 장벽은 높고 기판과 전극쪽의 장벽이 낮은 crested barrier type이 있으며, 이와 반대로 가운데 장벽은 낮고 기판과 전극쪽의 장벽이 높은 VARIOT barrier type이 있다. 일반적으로 유전율과 밴드갭(band gap)의 관계는 유전율이 클수록 밴드갭이 작은 특성을 갖는다. 이러한 관계로 인해 일반적으로 crested type의 터널산화막층은 high-k/low-k/high-k의 물질로 적층되며, VARIOT type은 low-k/high-k/low-k의 물질로 적층된다. 이 형태는 밴드갭이 다른 물질을 적층했을 때 전계에 따라 터널 장벽의 변화가 민감하여 전자의 장벽 투과율이 매우 빠르게 변화하는 특징을 갖는다. 결국 전계에 민감도 향상으로 쓰기/지우기 속도가 향상되며 적층된 유전막의 물리적 두께의 증가로 인해 데이터 보존 특성 또한 향상되는 장점을 갖는다. 본 연구에서는 기존의 TBM과 다른 형태의 staggered tunnel barrier를 제안한다. staggered tunnel barrier는 heterostructure의 에너지 밴드 구조 중 하나로 밴드 line up은 두 밴드들이 같은 방향으로 shift된 형태이다. 즉, 가전자대 에너지 장벽의 minimum이 한 쪽에 생기면 전도대 에너지 장벽의 maximum은 반대쪽에 생기는 형태를 갖는다. 이러한 밴드구조를 갖는 물질을 터널 산화막층으로 하게 되면 쓰기/지우기 속도를 증가시킬 수 있으며, 데이터 보존 능력 모두 만족할 수 있어 TBM의 터널 산화막으로의 사용이 기대된다. 본 연구에서 제작한 staggered TBM소자의 터널 산화막으로는 Si3N4/HfAlO (3/3 nm)을 사용하여 I-V(current-voltage), Retention, Endurance를 측정하여 메모리 소자로서의 특성을 분석하였으며, 제 1 터널 산화막(Si3N4)의 두께를 wet etching 시간 (0, 10, 20 sec)에 따른 메모리 특성을 비교 분석하였다.

• 센서학회지
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• 제9권1호
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• pp.9-14
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• 2000

스핀 코팅 방법으로 제조된 P(VDF/TrFE) 막의 유전적 특성을 조사하였다. 막의 결정성과 막질을 개선하기 위해 스핀 코팅 후에 3 단계에 걸친 열처리 공정을 하였다. 상부전극을 마스크로 사용하는 간단한 P(VDF/TrFE) 막의 식각공정과 조건을 확립하였다. 분극을 여러 단계에 걸쳐 하는 정확한 분극공정을 실현하였다. 스핀코팅으로 제조된 막의 두께는 용액농도 10 wt%, 스핀속도 3000 rpm, 스핀시간 30초에서 $1.87\;{\mu}m$였다. 제조된 P(VDF/TrFE) 막의 유전상수와 유전손실을 측정하였다. 1 kHz의 주파수에서 분극전 P(VDF/TrFE) 막의 유전상수는 13.5, 유전 손실은 0.042로 나타났으며 분극후 각각 11.5, 0.037로 나타났다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.255-255
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• 2010

전하 트랩형 비휘발성 메모리는 10년 이상의 데이터 보존 능력과 빠른 쓰기/지우기 속도가 요구 된다. 그러나 두 가지 특성은 터널 산화막의 두께에 따라 서로 trade off 관계를 갖는다. 즉, 두 가지 특성을 모두 만족 시키면서 scaling down 하기는 매우 힘들다. 이것의 해결책으로 적층된 유전막을 터널 산화막으로 사용하여 쓰기/지우기 속도와 데이터 보존 특성을 만족하는 Tunnel Barrier engineered Memory (TBM)이 있다. TBM은 가운데 장벽은 높고 기판과 전극쪽의 장벽이 낮은 crested barrier type이 있으며, 이와 반대로 가운데 장벽은 낮고 기판과 전극쪽의 장벽이 높은 VARIOT barrier type이 있다. 일반적으로 유전율과 밴드갭(band gap)의 관계는 유전율이 클수록 밴드갭이 작은 특성을 갖는다. 이러한 관계로 인해 일반적으로 crested type의 터널 산화막층은 high-k/low-k/high-k의 물질로 적층되며, VARIOT type은 low-k/high-k/low-k의 물질로 적층된다. 이 형태는 밴드갭이 다른 물질을 적층했을 때 전계에 따라 터널 장벽의 변화가 민감하여 전자의 장벽 투과율이 매우 빠르게 변화하는 특징을 갖는다. 결국 전계에 민감도 향상으로 쓰기/지우기 속도가 향상되며 적층된 유전막의 물리적 두께의 증가로 인해 데이터 보존 특성 또한 향상되는 장점을 갖는다. 본 연구에서는 기존의 TBM과 다른 형태의 staggered tunnel barrier를 제안한다. staggered tunnel barrier는 heterostructure의 에너지 밴드 구조 중 하나로 밴드 line up은 두 밴드들이 같은 방향으로 shift된 형태이다. 즉, 가전자대 에너지 장벽의 minimum이 한 쪽에 생기면 전도대 에너지 장벽의 maximum은 반대쪽에 생기는 형태를 갖는다. 이러한 밴드구조를 갖는 물질을 터널 산화막층으로 하게 되면 쓰기/지우기 속도를 증가시킬 수 있으며, 데이터 보존 능력 모두 만족할 수 있어 TBM의 터널 산화막으로의 사용이 기대된다. 본 연구에서 제작한 staggered TBM소자의 터널 산화막으로는 $Si_3N_4$/HfAlO (Hf:Al=1:3)을 사용하여 I-V(current-voltage), Retention, Endurance를 측정하여 메모리 소자로서의 특성을 분석하였으며, 터널 산화막의 제 1층인 $Si_3N_4$의 두께를 1.5 nm, 3 nm일 때의 특성을 비교 분석하였다.