• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.9 no.3
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• pp.57-67
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• 2002

Increased signal speed can be obtained in three ways: changing the layout and/or the ratio of the width to thickness of the metal lines, decreasing the specific resistance of the interconnect metal, and decreasing the dielectric constant of the insulating material (intermetal dielectric). Further advancement cannot be expected from changing layout or decreasing specific resistance. The only alternative is to use an insulating material with a lower dielectric constant than other ones used presently. A large variety of polymers has been proposed for use as materials with low dielectric constants for applications in microelectronics. In this review, the properties of selected polymers as well as various fabrication methods for polymer thin films are discussed. Based on the properties described so far, and the requirements for applications as intermetal dielectric material, the possibilities for further developments also are discussed.

• 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.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.7 no.4
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• pp.368-373
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• 1998

As device dimensions approach submicrometer size in ULSI, the demand for interlayer dielectric materials with very low dielectric constant is increased to solve problems of RC delay caused by increase in parasitic resistance and capacitance in multilevel interconnectins. Fluorinated amorphous carbon in one of the promising materials in ULSI for the interlayer dielectric films with low dielectric constant. However, poor thermal stability and adhesion with Si substrates have inhibited its use. Recently, amorphous hydrogenated carbon (a-C:H) film as a buffer layer between the Si substrate and a-C:F has been introduced because it improves the adhesion with Si substrate. In this study, therfore, a-C:F/a-C:H films were deposited on p-type Si(100) by ECRCVD from $C_2F_6, CH_4$and $H_2$gas source and investigated the effect of forward power and composition on the thickness, chemical bonding state, dielectric constant, surface morphology and roughness of a-C:F films as an interlayer dielectric for ULSI. SEM, FT-IR, XPS, C-V meter and AFM were used for determination of each properties. The dielectric constant in the a-C:F/a-C:H films were found to decrease with increasing fluorine content. However, the dielectric constant increased after furnace annealing in $N_2$atomosphere at $400^{\circ}C$ for 1hour due to decreasing of flurorine content. However, the dielectric constant increased after furnace annealing in $N_2$atmosphere at $400^{\circ}C$ for 1hour due to decreasing of fluorine concentration.

• The Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science
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• v.25 no.3
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• pp.259-268
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• 2014

In this paper, we suggest a method of extracting circuit parameters of the insulating transformer using S-parameter measurement, especially in high frequency range. At 60 Hz, conventionally, no load test and short circuit test are used to extract the circuit parameters. In this paper S-parameters measured from VNA(Vector Network Analyzer) were used to extract the transformer parameters using data fitting method (optimization). The S-parameters from the equivalent circuit using the extracted parameters showed good agreement with those from measurement. Furthermore, the transformer secondary voltages from the equivalent circuit model also coincide quite exactly to the measured secondary voltages in sinusoidal forms. Finally we assert that the proposed method to extract the parameters for the insulating transformer using S-parameter is valid especially in high frequency.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 1998.07d
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• pp.1355-1357
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• 1998

TFT의 게이트 절연막으로 사용되는 절연체는 우수한 절연특성과 낮은 계면포획전하밀도($D_{it}$)를 요구한다. 이에 본 연구에서는 우수한 절연특성을 가지며, 격자상수가 Si과 유사한 $CaF_2$의 증착 특성을 연구하였다. 진공증착법을 이용하여 p형 Si(100) 기판위에 $CaF_2$의 기판온도, 두께를 변화시켜 전기적, 구조적 특성을 평가하였다. 또한 Si 기판에 방향에 따른 박막의 특성을 조사하였다. 구조적 특성분석으로부터 Si(100) 기판의 경우 $CaF_2$는 (200)방향으로 주도적인 성장을 하였으며 기판온도를 상승시킴에 따라 (220)방향으로도 성장을 하는 것으로 나타났다. 열처리 전후의 구조적 특성은 SEM을 통해서 확인 할 수 있었다. 열처리 전후의 특성 변화로부터 저온($100^{\circ}C$이하)에서는 기판과의 성장방향과 동일하였으며 고온($200^{\circ}C$이상)에서는 기판방향과는 다른 방향 성장 결과를 얻었다. 전기적 특성평가를 위하여 C-V 특성을 평가하였다. C-V 특성으로부터 Si(100) 기판의 온도가 $100^{\circ}C$, $1455\AA$ 두께로 증착한$CaF_2$ 박막의 $D_{it}$는 $1.8{\times}10^{11}cm^{-1}eV^{-1}$로 낮은 값을 가지 고 있었으며 0.1MV/cm에서 누설전류밀도가 $10^{-8}A/cm^2$ 이었다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.17 no.4
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• pp.341-345
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• 2008

The SiOC film of carbon centered system was prepared using bistrimethylsilylmethane and oxygen mixed precursor by the chemical vapor deposition. The chemical properties of the SiOC film were analyzed by the contact anlge and FTIR spectra. The dielectric constant of the deposited films decreased after annealing process, and the correlation between the increasing the BTMSM/$O_2$ flow rate ratio and the dielectric constant did not exist. However, the trend of increasing or decreasing of the dielectric constant repeated and there is the correlation ship between the dielectric constant and the Si-O-C bond in the range of $950{\sim}1200\;cm^{-1}$. The dielectric constant decreased between samples with the chemical shift. The lowest dielectric constant was 1.65 at the sample, which was observed the chemical shift.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2009.11a
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• pp.48-48
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• 2009

최근 빠른 동작속도와 고 집적도를 얻기 위해 metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET) 의 크기는 계속 해서 줄어들고 있다. 동시에 게이트의 절연층도 얇아지게 된다. 절연층으로 사용되는 $SiO_2$ 의 두께가 2nm 이하로 얇아 지게 되면 터널링에 의해 누설 전류가 발생하게 된다. 이 문제를 해결하기 위해 $SiO_2$ 를 대체할 고유전체 물질의 연구가 활발하다. 고유전체 물질 중에는 $ZrO_2,\;Al_2O_3,\;HfO_2$ 등이 많이 연구 되어 왔다. 하지만 유전상수 이외에 band gap energy, thermodynamic stability, recrystallization temperature 등의 특성이 좋지 않아 대체 물질로 문제점이 있다. 이를 보안하기 위해 산화물을 합금과 결합시키면 서로의 장점들이 합쳐져 기준들을 만족하는 물질을 만들 수 있고 $HfAlO_3$가 그 중 하나이다. Al를 첨가하는 이유는 문턱전압을 낮추기 위해서다. $HfAlO_3$는 유전상수 18.2, band gap energy 6.5 eV, recrystallization temperature 800 $^{\circ}C$이고 열역학적 특성이 안정적이다. 게이트 절연층은 전극과 기판사이에 적층구조를 이루고 있어 이방성인 드라이 에칭이 필요하고 공정 중 마스크물질과의 선택비가 높아야한다. 본 연구는 $HfAlO_3$박막을 $BCl_3/Ar,\;N_2/BCl_3/Ar$ 유도결합 플라즈마를 이용해 식각했다. 베이스 조건은 RF Power 500 W, DC-bias -100 V, 공정압력 15 mTorr, 기판온도 40 $^{\circ}C$ 이다. 가스비율, RF Power, DC-bias, 공정 압력에 의한 마스크물질과 의 선택비를 알아보았다.

• Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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• 2008.05a
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• pp.738-739
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• 2008

The SiOC film of carbon centered system was prepared using bistrimethylsilymethane and oxygen mixed precursor by the chemical vapor deposition. The chemical properties of he SiOC film were analyzed by the contact angle and FTIR spectra. The dielectric constant of the deposited films decreased after annealing process, and the correlation between the increasing the BTMSM/O2 flow rate ratio and he dielectric constant did not exist. However, the trend of increasing or decreasing of the dielectric constant repeated and here is the correlation ship between the dielectric constant and the Si-O-C bond in the range of $950{\sim}1200\;cm^{-1}$. The dielectric constant decreased between samples with the chemical shift. The lowest dielectric constant was 1.65 at the sample, which was observed he chemical shift.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.18 no.1
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• pp.24-29
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• 2009

The SiOC film as inter layer insulator was researched the reason of the decreasing the dielectric constant by the ionic polarization and electronic polarization, respectively. The dielectric constant was measured using the conventional C-V measurement system, and the reflective index owing to the electronic polarization. Two kinds of dielectric constants were compared and then induced the origin of low-k materials. The chemical properties of the SiOC film were analyzed by the FTIR spectra, and the carbon content was obtained by the deconvoluted data of FTIR spectra. The variation of the carbon content tended to similar to the trend of reflective index, but was in inverse proportion to the dielectric constant. The effect of the electronic polarization did not affect the decreasing the dielectric constant, however the ionic polarization decreased effectively the dielectric constant of the SiOC film.

• 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.