• Ceramist
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• v.4 no.1
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• pp.5-13
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• 2001

차세대 ULSI 소자의 다층금속배선을 위한 저유전 물질중에서, 기존의 절연막인 TEOS-$SiO_2$ 증착 장비 및 공정을 최대한 이용할 수 있으며, 물성 또한 TEOS oxide와 유사하다는 점에서 적용 시점을 앞당길 수 있는 SiOF 박막과 SiOC 박막의 특성에 대해 고찰해 보았다. 1세대 저유전 물질이라 할 수 있는 SiOF는 후속공정에도 안정적인 상태의 박막을 얻기 위해서는 3.0이하의 유전상수를 얻는 것이 불가능한 반면, SiOC는 3.0 이하의 유전상수를 가지는 안정적인 박막을 얻을 수 있다. SiOC 물질은 저밀도의 단일물질로서, 물질 내부에 후속공정에 영향을 미칠만한 기공을 포함하지 않기 때문에 후속 CMP 공정에 적합하였으며, $450^{\circ}C$이하의 열 공정에서도 응력변화 및 박막성분 탈착이 거의 일어나지 않는 점 또한 SiOC 박막의 우수한 후속공정 적합성을 보여주는 결과였다. 이러한 결과를 종합하여 볼 때, 현재 사용되고 있는 1세대 저유전 물질인 SiOF 박막을 대체할 차세대 저유전 물질로 SiOC 물질이 유망하며, 이는 3.0 이하의 유전상수를 요구하는 Gb DRAM 소자나 보다 빠른 동작속도가 생명인 논리회로(logic circuit) 소자에 적용될 경우 큰 소자특성 개선이 기대된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.402-402
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• 2012

최근 반도체 공정 중 fluorocarbon (CxHyFz) 가스와 함께 플라즈마 밀도가 큰 유도결합형 플라즈마을 사용한 식각장비가 많이 사용되고 있다. 특히 저 유전상수 값을 가지는 박막을 밀도가 큰 플라즈마와 함께 fluorocarbon 가스를 이용하여 식각을 하게 되면 매우 복잡한 현상이 생긴다. 따라서 식각률에 대한 모델을 세우고 적용하는 일이 매우 어렵다. 본 연구에서는 CF4가스를 Ar가스와 함께 혼합하고 기판 플라즈마와 유도결합형 플라즈마를 동시에 가진 식각장비를 사용하여, 저 유전상수 값을 갖는 박막을 식각하였다. 또한, 간단한 식각모델인 Langmuir adsorption model를 이용하여 식각률(Etch rate)에 대한 합리적인 이해를 얻기 위해, 기판과 유도결합형 플라즈마의 파워에 따른 식각률을 계산하고, 식각모델에서 사용되는 매개변수인 이온플럭스(Ion Flux)와 식각수율(Etch yield)을 연구하였다. 기판의 플라즈마 파워가 20에서 100 W 증가하면서 식각률이 269에서 478 nm/min로 증가하였으며, 식각수율이 0.4에서 0.59로 증가하는 것을 관찰하였다. 반면에 기판의 플라즈마 파워 증가에 따라 이온 플럭스는 3.8에서 $4.7mA/cm^2$로 변화가 크지 않았다. 또한, 유도결합형 플라즈마의 파워가 100에서 500 W 증가하면서, 식각률이 117에서 563 nm/min로 증가하였으며, 이온플럭스가 1.5에서 $6.8mA/cm^2$으로 변화하였다. 그러나, 식각수율은 0.46에서 0.48로 거의 변화하지 않았다. 그러므로 저 유전상수 값을 가지는 박막 식각의 경우, 기판의 플라즈마는 식각수율을 증가시키며 유도결합형 플라즈마는 이온 플럭스를 증가시켜 박막 식각에 기여하는 것으로 사료된다.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.3 no.1
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• pp.49-56
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• 1996

저유전 상수와 저온 소성이 가능한 기판 재료의 제조를 위해 sol-gel법으로 borosilicate/Si3N4 Microcomposite 분말을 합성하였다. Microcomposite 분말의 조성은 borosilicate/Si3N4의 부피비로 50/50, 60/40 및 70/30을 선택하였다. Microcomposite의 성형 체는 건식가압법으로 성형하여 700~100$0^{\circ}C$에서 2시간 동안 소결하였다. Microcomposite 의 미세구조는 SEM과 TEM으로 관찰하였고 소결체의 유전 상수와 밀도를 측정하였다. Microcomposite은 85$0^{\circ}C$ 근처에서 치밀화가 일어나고 유전상수는 약 4.2였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.344-344
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• 2013

칩의 크기가 감소함에 따라 RC (Resistance, Capacitance) 지연, 전력소비증가 및 신호잡음 등이 문제가 되어왔다. RC지연 문제는 배선에 알루미늄 보다 비저항이 낮은 구리를 사용하고 절연막으로 유전상수가 낮은 물질을 사용하여 개선될 수 있다. 이와 같은 맥락에서 점차 저유전상수 박막의 필요성은 증가하고 있다. 그러므로 이를 개선하기 위해 저 유전상수 값을 가지는 물질을 개발 혹은, UV나 플라즈마 그리고 열을 이용하여 처리하는 연구가 절실히 요구되고 있으며, 현재 많은 연구가 진행되고 있다. 이 논문에서 저유전박막은 HDP-CVD (High Density Plasma Chemical Vapor Deposition) 시스템에서 (CyOz)-SiHx와 O2의 비율을 각각 변화시키면서 증착 되었다. (CyOz)-SiHx와 O2의 비율은 60/150, 60/180, 60/210, 60/240로 증가하면서 증착하였다. 그리고 surface profilometer을 이용하여 박막의 증착율을 측정하고 LCR meter를 이용하여 정전용량을 측정하여 유전상수 값을 얻었다. 박막의 화학적 조성과 구조는 FTIR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy)로 측정하였다. 박막의 유동 특성은 SEM (Scanning electron microscope) 이미지로 살펴보았다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 1999.02a
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• pp.99-99
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• 1999

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.7 no.2
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• pp.37-42
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• 2000

The comparative study of texture of Al/Ti thin films deposited on low-dielectric polymer and $SiO_2$substrates has been investigated. Fifty-nm-thick Ti films and 500-nm-thick Al-1%Si-0.5%Cu (wt%) films were deposited sequentially onto low-k polymers and $SiO_2$by using a DC magnetron sputtering system. The texture of Al thin film was determined using X-ray diffraction (XRD) theta-2theta ($\theta$-2$\theta$) and rocking curve and the microstructure of Al/Ti films on low-k polymer and $SiO_2$substrates was characterized by cross-sectional transmission electron microscopy (TEM). Both the $\theta$-2$\theta$ method and rocking curve measurement suggest that Al/Ti thin films deposited on $SiO_2$have stronger texture than those deposited on low-k polymer. The texture of Al thin films strongly depended on that of Ti films. Cross-sectional TEM revealed that grains of Ti films on $SiO_2$substrates had grown perpendicular to the substrate, while the grains of Ti alms on SiLK substrates were formed randomly. The lower degree of (111) texture of Al thin films on low-k polymer was due to Ti underlayer.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2007.06a
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• pp.253-253
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• 2007

압전 액츄에이터 및 초음파진동자의 응용범위가 넒어짐에 따라 변위량, 응력 등을 개선시키기 위해 전기기계결합계수 kp 및 압전 d상수가 종전보다 큰 재료가 요구되고 있으며, 초음파진동자나 압전 모터와 같이 마찰에 의한 열손실이 많이 발생하는 액츄에이터에 적용할 큰 기계적품질계수롤 가지는 저손실 압전 액츄에이터 및 초음파진동자용 재료가 필요한 실정이다. PZT계 세라믹스는 높은 유전상수와 압전특성으로 전자세라믹스분야에서 가장 널리 사용되어지고 있지만, $1200^{\circ}C$이상의 높은 소결온도 때문에 $1000^{\circ}C$ 부근에서 급격히 휘발되는 PbO로 인한 환경오염과 기본조성의 변화로 인한 압전특성의 저하가 문제시 되고 있다. $Pb(Ni_{1/3}Nb_{2/3})O_3$는 약 $-120^{\circ}C$정도의 큐리온도룰 가지는 강유전체로 Pb(Zr, Ti)$O_3$계 세라믹스에 치환 시 유전상수와 전기기계결합계수를 개선시키는 대표적인 성분이다. 따라서 본 연구에서는 저온소결 저손실의 적층형 압전 액츄에이터를 개발하기 위해 PMS-PMN-PZT계 세라믹스에 $Pb(Ni_{1/3}Nb_{2/3})O_3$ 세라믹스를 치환하고 $Li_2CO_3$와 $Na_2CO_3$ ZnO를 소결조재로 사용하여 저온소결 하였으며 PNN 치환량에 따른 결과를 관찰 하였다.

• Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
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• v.48 no.8
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• pp.1-4
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• 2011

This study was the coorrelation between the electrical properties and the dielectric constant of organic inorganic hybrid type low k SiOC film. SiOC film as low-k films was deposited by the chemical vapor deposition and then annealed at 30 $0{\sim}500^{\circ}C$ to find out the properties of the depending on the temperature and polarity. SiOC film decreased the dielectric constant after annealing process, and the electrical properties were improved at the sample annealed at $400^{\circ}C$. From the XRD patterns, there were two kinds of bonding structures in SiOC film. There was the difference in the bonding structure between the samples annealed under $300^{\circ}C$ and the samples annealed over $400^{\circ}C$. The change was confirmed near $400^{\circ}C$.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 1998.11a
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• pp.31-31
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• 1998

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2000.02a
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• pp.98-98
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• 2000

초고집적(ULSI) 반도체 소자의 multilevel metalization을 위한 중간 유저네로서 저 유전상수(k<)와 높은 열적안정성(>45$0^{\circ}C$)을 갖는 새로운 물질을 도입하는 것이 필요하다. 중합체 박막은 낮은 유전상수와 높은 열적 안정성으로 인하여 low-k 물질로 적당하다고 여겨진다. PECVD에 의한 plasma polymer 박막의 증착은 많이 보고되어 왔으마 고밀도 플라즈마 형성이 가능하고 기판으로 유입되는 ion의 energy 조절이 가능한 inductively coupled plasma(ICP) CVD에 의한 plasma polymer 박막에 대한 연구는 보고된 바 없다. 본 연구에서는 Mtehyl-cyclohexane precusor를 사용하여 substrate에 bias를 주면서 inductively coupled plasma(ICP)를 이용하여 플라즈마 폴리머 박막(plasma polymerized methyl-cyclohexane : 이하^g , pp MCH라 칭함)을 증착하였으며 ICP power와 substrate bias(SB) power가 증착된 박막의 특성에 어떠한 영향을 미치는지 알아보았다. 증착된 박막의 유전상 수 및 열적 안정성은 ICP power의 변화에 비해 SB power의 변화에 더 크게 영향을 받았다.^g , pp MCH 박막은 platinum(Pt) 기판과 silicon 기판위에서 같이 증착되었다. Methyl-cyclohexane precursor는 4$0^{\circ}C$로 유지된 bubbler에 담겨지고 carrier 가스 (H2:10%, He:90%)에 의해 reactor 내부로 유입된다.^g , pp MCH 박막은 증착압력 350 mTorr, 증착온도 6$0^{\circ}C$에서 \circled1SB power를 10W에 고정시키고 ICP power를 5W부터 70W까지, \circled2ICP power를 10W에 고정시키고 SB power를 5W부터 70W까지 변화하면서 증착하였다. 유전 상수 및 절연성은 Al/PPMCH//Pt 구조의 capacitor를 만들어서 측정하였으며, 열적 안정성은 Ar 분위기에서 30분간의 열처리 전후의 두께 변화를 측정함으로써 분석하였다. SB power 10W에서 ICP power가 5W에서 70w로 증가함에 따라 유전상수는 2.65에서 3.14로 증가하였다. 열적 안정성은 ICP power의 증가에 따라서는 크게 향상되지 않은 것으로 나타났다. ICP power 10W에서 SB power가 5W에서 70W로 증가함에 따라 유전상수는 2.63에서 3.46으로 증가하였다. 열적 안정성은 SB power의 증가에 따라 현저하게 향상되었으며 30W 이상에서 증착된 박막은 45$0^{\circ}C$까지 안정하였고, 70W에서 증착된 박막은 50$0^{\circ}C$까지 안정하였다. 열적 안정성은 ICP power의 증가에 따라서는 현저하게 향상되었다. 그 원인은 SB power의 인가에 의해 활성화된 precursor 분자들이 큰 에너지를 가지고 기판에 유입되어 치밀한 박막이 형성되었기 때문으로 사료된다.