• Proceedings of the KIEE Conference
• /
• 1999.07d
• /
• pp.1827-1829
• /
• 1999

반도체 소자가 고집적화 되고 미세화 될수록 좁은 면적에 여러 기능을 가진 우물을 형성시켜야하나 기존의 우물로는 고온 장시간 열처리로 인하여 측면 확산이 깊게 되고, 불순물 농도 분포는 표면으로부터 농도가 점차 낮아진다. 따라서 기존 우물의 불순물 분포로는 기생 트랜지스터에 의한 렛치-엎과 알파 입자에 의한 SER의 감소를 위하여 필요한 벌크에서의 고농도 분포를 유지하기가 곤란하다. 이러한 문제는 차세대 반도체 개발을 위해서는 반드시 해결해야 할 것이며 이것을 해결할 수 있는 공정으로는 고 에너지 이온 주입과 저온, 단시간 열처리이다. 고 에너지 이온 주입 시의 불순물 분포를 어떻게 제어할 것인가에 대한 것과 여기서 부수적으로 나타나는 격자 손상과 그 회복 및 잔류결함의 성질을 어떻게 알고 이를 게터링 등에 이용할 것이냐에 대한 것이다. 실리콘 기판 내로 가속된 이온은 실리콘 격자와 충돌하면서 많은 1차 결함이 생기고. 이들은 후속 열처리 과정에서 활성화되면서 대부분은 실리콘 격자의 위치에 들어가 활성화되고. 그 나머지는 실리콘내의 격자간 산소, 격자간 실리콘. 격자 빈자리와 상호 작용을 하여 2차 결함을 형성한다. 에피택셜 웨이퍼와 p-type웨이퍼에 비소 이온을 고에너지로 주입후 2단계 열처리에 의한 농도분포변화와 핵생성과 결함성장에 관해 실험하였고, 핵생성온도는 $600^{\circ}C$이하이고, 성장에 필요한 온도는 $700^{\circ}C$이상이다.

• Proceedings of the KIEE Conference
• /
• 2004.07c
• /
• pp.1927-1929
• /
• 2004

현재 널리 쓰이는 고밀도 플라즈마 장치의 식각 시뮬레이션은 식각 패턴으로는 level set method이며 바이어스가 인가된 sheath model로는 Riley sheath model 이 보편적으로 받아들여지고 있다. 이러한 식각 시뮬레이션은 RF(Radio Frequency) sheath로부터 가속된 이온이 단위 입체각당 특정 지점에 이온 플럭스 분포함수, 이온 에너지 분포함수와, 중성종의 수송모델로 etch rate을 결정하는 과정과 level set method을 이용하여 식각 형태를 계산하는 과정으로 구성되어있다. 본 연구는 식각 형태 계산 이전의 단계로서 $Ar^+,\;Cl_2{^+},\;Cl^+$이온의 유동속도와 밀도를 장치의 radial방향으로 불균일하게 가정하였고, 가정한 값으로 이온 플럭스와 에너지 플럭스에 대한 영향을 알아보았다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
• /
• 2009.06a
• /
• pp.221-222
• /
• 2009

SiN 박막을 Pulsed-PECVD를 이용하여 증착하였다. 박막특성으로는 굴절률, 플라즈마의 특성으로는 이온 에너지 분포를 duty ratio의 함수로 분석하였다. 50-100%의 범위에서 duty ratio의 감소에 따라 고 이온 에너지는 크게 증가하였으며, 반대로 저 이온 에너지는 감소되었다. 굴절률은 duty ratio의 감소에 따라 증가되었으며, 모든 duty ratio의 변화에서 1.75-1.81 사이에서 변화하였다. 40-90%의 duty ratio에서 저 이온 에너지 플럭스보다 고 이온 에너지 플럭스가 높았다. 한편, 굴절률의 변화는 $N_h$의 변화에 가장 밀접하게 연관되어 있음을 확인할 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 1999.07a
• /
• pp.209-209
• /
• 1999

현재 magnetron sputter는 반도체, LCD 등을 포함하는 microelectronics 산업에서 박막형성을 위한 주요 장비로 널리 쓰이고 있으며, 소자의 고집적화 및 대형화 추세에 따라 그 이용가치는 더욱 증대되고 있다. 본 연구엣는 TFT-LCD용 Color Filter 제조시 ITO박막형성을 위해 사용하는 magnetron sputter 내부의 플라즈마 분포 및 ion kinetic energy에 대한 해석을 실시하였으며, ITO target의 erosion 형상의 원인을 실험결과와 비교하였다. Magnetron sputtering은 target에 가해지는 bias 전압(DC 혹은 RF)에 의해 target과 shield 혹은 target과 substrate 사이에서 생성될 수 잇는 플라즈마를 target 및 부분에 붙어있는 영구자석을 이용하여 target 근처에 집중시키고, target 표면과 플라즈마 사이의 전위차에 의해 가속된 이온들이 target 표면과 충돌하여 이차 전자방출을 일으킴과 동시에 target 표면에서 sputtering을 일으키고, 이들 sputtered 된 중성의 atom 들이 substrate로 날아가 박막을 형성하는 원리로 작동된다. 이때 target에서 방출되는 이차전자들은 영구자석에 의한 자기장 효과에 의해 target 근처에 갇히게 되어 중성 기체분자들과 이온화반응을 통해 플라즈마를 유지하고 그 밀도를 높혀주는 역할을 담당하게 된다. 즉 낮은 압력 및 bias 전압에서도 플라즈마 밀도를 높일수 있고 sputtering 공정이 가능한 장점을 가지고 있다. Magnetron sputtering 현상에 대한 시뮬레이션은 크게 magnetron discharge와 sputtering에 대한 해석 두가지로 나누어 볼 수 있는데, sputtering 현상 자체를 수치묘사할 수 있는 정량적인 모델은 아직까지 명확하게 정립되어 있지 않다. 따라서 본 연구에서는 magnetron plasma 자체에 대한 수치해석에 주안점을 두고 아울러 bulk plasma 영역에서 target으로 입사하는 이온들의 입사에너지 및 입사각도 등을 Monte Carlo 방법으로 추적하여 sputtering 현상을 유추해보았다. Sputtering 현상을 살펴보기 위해 magnetron sputter 내 플라즈마 밀도, 전자온도, 특히 target 및 substrate를 충돌하는 이온의 입사에너지 및 입사각 분포등을 계산하는데 hybrid 방법으로 시뮬레이션을 하였다. 즉 ion과 bulk electron에 대해서는 fluid 방식으로 접근하고, 이차전자 운동과 그로 인한 반응관계 및 target으로 입사하는 이온의 에너지와 입사각 분포는 Monte-Carlo 방법으로 처리하였다. 정지기장해석의 경우 상용 S/W인 Vector Fields를 사용하였다. 이를 통해 sputter 내 플라즈마 특성, target으로 입사하는 이온에너지 및 각 분포, 이들이 target erosion 형상에 미치는 영향을 살펴보았다. 또한 이들 결과로부터 간단한 sputtering 모델을 사용하여 target으로부터 sputter된 입자들이 substrate에 부착되는 현상을 Monte-Carlo 방법으로 추적하여 성막특성도 살펴보았다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2012.02a
• /
• pp.496-496
• /
• 2012

Sputtering은 박막의 품질(부착력, 밀도, 균일도등)이 우수하고 대면적 증착이 용이하여 반도체, 디스플레이, MEMS기술등과 같은 첨단산업에서 널리 이용되고 있는 증착방법이다. 일반적인 평판형 스퍼터건은 전계와 자계가 직교하는 Target의 일부영역에서만 스퍼터링 현상이 발생하게 되어 증착물질의 사용효율이 20~30% 정도로 좋지 못하고 스퍼터링 되지않는 부분에서는 재증착 현상에 의한 파티클 발생을 유발하여 Substrate에 손상을 입혀 박막의 질을 떨어뜨리게 된다. 본 연구에서는 이러한 문제점들의 물리적 현상의 진단 및 최적화를 위해 Particle-In-Cell (PIC)시뮬레이션을 이용하여 그 특성들을 알아보았다. 인가전압, 압력, 증착물질과 기판사이의 거리를 변화시켜 자기장이 포함된 Paschen curve를 그렸다. 전기장만이 포함된 시스템에서의 Paschen curve는 이미 공식으로 알려져 있으며 마그네트론 스퍼터링의 시스템에서 Paschen curve와 비교하여 보다 낮은 압력에서 플라즈마가 형성할 수 있는 것을 확인하였다. 또한 Target에 충돌하는 아르곤이온의 양, 에너지 분포, 각도의 분포 등을 관찰하였는데, 대부분의 아르곤이온은 압력이 증가할수록 에너지가 큰 경향성을 가지며 입사각도는 Target에 보다 수직으로 충돌하는 경향을 볼 수 있었다. 증착물질과 기판사이의 거리의 변화에 대해서는 이온 특성의 변화는 없었다.

• Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
• /
• v.37 no.10
• /
• pp.1-10
• /
• 2000

A rigorous modeling of ultra-low energy implantation is becoming increasingly more important as devices shrink to deep submicron dimensions. In this paper, we have developed an efficient three-dimensional Monte Carlo ion implantation model based on a modified Binary Collision Approximation(BCA). To this purpose, the modified electronic stopping model and the multi-body collision model have been taken into account in this simulator. The dopant and damage profiles show very good agreement with SIMS(Secondary Ion Mass Spectroscopy) data and RBS(Rutherford Backscattering Spectroscopy) data, respectively. Moreover, the ion distribution replica method has been implemented into the model to get a computational efficiency in a 3D simulation, and we have calculated the 3D Monte Carlo simulation into the topographically complex structure.

• Proceeding of EDISON Challenge
• /
• 2014.03a
• /
• pp.75-88
• /
• 2014

본 연구에서는 비선형 Poisson-Boltzmann 식의 해를 구할 수 있는 웹 기반 EPBS를 이용하여 이온채널의 전하 분포와 유전률이 이온채널의 이온선택성에 미치는 영향에 대해 알아본다. 모델로 사용한 이온채널은 이온채널과 유사한 구조를 갖는 합성 단백질인 고리형 펩타이드 나노튜브와 자연계에 존재하는 Gramicidin A 이다. 계산 결과로부터 용매인 물과 단백질의 유전율 차이에 의해 이온이 이온채널을 통과할 때 반응장이 생성되며, 이는 이온과 상호작용을 통해 이온 종류에 관계없이 이온 통과를 방해하는 에너지 장벽을 형성함을 알 수 있다. 한편, 두 이온채널 부분 전하, 특히 골격에 존재하는 카르보닐기의 쌍극자 모멘트에 의해 이온채널 내부에는 0 보다 작은 정전기 퍼텐셜이 형성된다. 이온채널 내부의 총 정전기 퍼텐셜은 이온채널의 부분 전하에 의한 정전기 퍼텐셜과 유전률 차이에 의한 반응장의 합으로 나타나며, 계산 결과 0 보다 작은 값을 갖는다. 이로부터 본 연구에서 사용된 두 종류의 이온채널이 양이온에 선택성이 있음을 알 수 있다.

• Proceedings of the IEEK Conference
• /
• 1998.06a
• /
• pp.445-448
• /
• 1998

본 논문은 triple-well과 twin-well에서의 고에너지 이온주입 에너지와 도즈량 변화에 따른 래치업 특성을 비교하였다. 공정시뮬레이터인 ATHENA로 소자를 제작하고 도핑프로파일 형태와 구조를 조사한 후, 래치업 특성은 소자 시뮬레이터인 ATLAS를 이용하였다. triple-well 공정이 마스크 스텝수를 줄이고, 이온주입 후 열처리시간을 단축하며 별도의 열처리 공정없이 도핑르로파일을 넓은 형태로 분포시켜 래치업 면역특성이 매우 좋은 결과를 얻었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2011.02a
• /
• pp.211-212
• /
• 2011

플라즈마를 제어하기 위해서는 플라즈마의 온도, 밀도, 에너지 분포등과 같은 플라즈마의 특성을 정확히 측정할 수 있어야한다. 핵융합발전에서는 플라즈마를 발생하기 위하여 플라즈마의 온도, 밀도 등 각종 변수들을 시공간적으로 계측, 분석할 수 있는 진달설비를 사용하고 있으며, 정확한 플라즈마 제어와 측정을 위한 새로운 진단기술을 개발하고 있다. 그리고 중요한 변수중에 하나인 플라즈마 이온온도를 측정하기 위해 중성입자 검출법이 잘 알려져 있다. 이 실험은 수소 중성입자가 토카막 내부의 플라즈마 이온과 충돌하면서 생성된 고속 중성입자의 에너지를 분석하는 실험이다. 본 연구의 실험방법은 수소 중성입자를 이온빔 장치에서 이온화 시킨 후 자체 제작한 가속기를 통하여 가속시켜 에너지 특성을 분석을 하는 것이다. 본 연구의 실험장치로 에너지 교정용 100 keV 이온빔 소스를 제작 하였고 이온빔 장치 내부에 수소기체를 주입하고 기체방전을 일으켜 플라즈마를 발생시켰다. 이온빔 외부에는 팬을 설치하고 전도성이 강한 물 대신 전도성이 약한 오일을 사용하여 냉각 하였다. 이온빔 장치와 결합될 이온 가속장치는 지름 300 mm, 두께 2 mm의 원형 구리판을 여러층으로 쌓아 전극으로 제작하였고 전극과 전극 사이에서 코로나 방전과 스파크를 방지하기 위해 전극 둘레에 코로나링을 설치 하였다. 또한 전극 사이마다 1G${\Omega}$의 저항을 설치한 후 고전압을 생성하여 이온 가속 효율을 증대시켰다. 진공시스템으로는 Alcatel사의 CFF100 터보분자 펌프와 우성진공사의 MVP24 진공로타리펌프를 결합하여 사용하였으며, 진공도측정은 Alcatel사의 ACS1000 장치를 사용하였다. 고진공후 고속 중성입자의 이온화와 에너지 측정을 위한 전하교환기를 설치하였다. 전하교환기로는 진공시스템을 별도로 설치하고 비용이 비교적 많이 드는 기체형 전하교환기 대신 소형화가 가능하고 유지보수가 좋은 고체형 전하교환기 제작하여 실험 하였다. 전하교환기에서 이온화된 고속 중성입자가 전기장이나 자장에 영향을 받았을때 에너지분포를 디텍터를 통해 측정하였다. 즉, 이온화된 중성입자의 에너지가 실리콘 다이오드를 통해 전압 펄스 신호로 변환되고 이차 증폭기를 통해 전압 펄스 신호들이 증폭한다. 에너지 측정을 위한 디텍터는 소형화가 가능하고 비용이 비교적 적게 드는 실리콘 다이오드를 설치하였다. 본 연구결과 중성입자 에너지 분석 장치가 실제 핵융합 장치의 플라즈마 이온온도와 특성 측정에 적용할 수 있으며, 앞으로 개발될 여러 형태의 응용 플라즈마 발생장치의 플라즈마 진단에 이용될 것으로 기대한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2010.02a
• /
• pp.420-420
• /
• 2010

AC PDP에서 유전체 보호막으로 사용되는 MgO 박막은 높은 이차전자방출계수($\gamma$)로 인해 방전전압을 낮춰주는 중요한 역할을 하고 있다. 이러한 MgO 보호막의 이차전자방출계수를 증가시키기 위해 MgO 의 Energy Band Structure 규명이 중요한 연구 주제가 되고 있다. MgO의 이차전자방출계수($\gamma$)는 Auger 중화 이론에 의해 방출 메커니즘이 설명이 되고, 그 원리는 다음과 같다. 고유의 이온화 에너지를 가진 이온이 MgO 표면에 입사 되면, Tunneling Effect에 의해 전자와 이온 사이에 중화가 일어나고, 중화가 되고 남은 에너지가 MgO Valance Band 내의 전자에게 전달되면 이때 남은 에너지(${\Delta}E$)가 MgO의 일함수(Work function) 보다 크게 되면 이차전자로 방출된다. 본 실험 에서는 $\gamma$-FIB System을 이용하여 결정 방향이 (100), (110), (111)을 갖는 Single Crystal MgO에 이온화 에너지가 24.58eV인 He Ion source를 주사 하였을 때 Auger self-convolution을 통해 이차전자의 운동 에너지 분포를 구하고, 이를 통해 MgO 내의 Energy Band Structure를 실험적으로 측정하였다. 이를 통해 MgO Single Crystal의 일함수 및 Defect Level의 분포를 확인하였다.