• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 1999년도 제17회 학술발표회 논문개요집
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• pp.151-151
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• 1999

금속-산화막-반도체(MOS) 소자를 이용하는 집적회로의 발전은 게이트 금속의 규격 감소를 필요로 한다. 규격감소에 따른 저항 증가가 중요한 문제점으로 대두되었으며, 그동안 여러 연구자들에 의하여 금속 게이트에 관련된 연구가 진행되어 왔다. 특히 저항이 낮으며 녹는점이 매우 높은 내화성금속(refractory metal)인 텅스텐(tungsten, W)이 차세대 MOS 소자의 유력한 대체 게이트 금속으로 제안되었다. 텅스텐은 스퍼터링(sputtering)과 화학기상 증착(CVD) 방식을 이용하여 성장시킬 수 있다. 스퍼터링에 의한 텅스텐 증착은 산화막과의 접착성은 우수한 반면에 증착과정 동안에 게이트 산화막(SiO2)에 손상을 주어 게이트 산화막의 특성을 열화시킬 수 있다. 반면, 화학기상 증차에 의한 텅스텐 성장은 스퍼터링보다 증착막의 저항이 상대적으로 낮으나 산화막과의 접착성이 좋지 않은 문제를 해결하여야 한다. 본 연구에서는 감압 화학기상 증착(LPCVD)방식을 이용하여 텅스텐 게이트 금속을 100~150$\AA$ 두께의 게이트 산화막(SiO2 또는 N2O 질화막)위에 증착하여 물리 및 전기적 특성을 분석하였다. 물리적 분석을 위하여 XRD, SEM 및 저항등이 증착 조건에 따라서 측정되었으며, 텅스텐 게이트로 구성된 MOS 캐패시터를 제작하여 절연 파괴 강도, 전하 포획 메커니즘 등과 같은 전기적 특성 분석을 실시하였다. 특히 텅스텐의 접착성을 증착조건의 변화에 따라서 분석하였다. 텅스텐 박막의 SiO2와의 접착성은 스카치 테이프 테스트를 실시하여 조사되었고, 증착시의 기판의 온도에 민감하게 반응하는 것을 알 수 있었다. 또한, 40$0^{\circ}C$ 이상에서 안정한 것을 볼 수 있었다. 텅스텐 박막은 $\alpha$ 및 $\beta$-W 구조를 가질 수 있으나 본 연구에서 성장된 텅스텐은 $\alpha$-W 구조를 가지는 것을 XRD 측정으로 확인하였다. 성장된 텅스텐 박막의 저항은 구조에 따라서 변화되는 것으로 알려져 있다. 증착조건에 따른 저항의 변화는 SiH4 대 WF6의 가스비, 증착온도에 따라서 변화하였다. 특히 온도가 40$0^{\circ}C$ 이상, SiH4/WF6의 비가 0.2일 경우 텅스텐을 증착시킨 후에 열처리를 거치지 않은 경우에도 기존에 발표된 저항률인 10$\mu$$\Omega$.cm 대의 값을 얻을 수 있었다. 본 연구를 통하여 산화막과의 접착성 문제를 해결하고 낮은 저항을 얻을 수 있었으나, 텅스텐 박막의 성장과정에 의한 게이트 산화막의 열화는 심각학 문제를 야기하였다. 즉, LPCVD 과정에서 발생한 불소 또는 불소 화합물이 게이트의 산화막에 결함을 발생시킴을 확인하였다. 향후, 불소에 의한 게이트 산화막의 열화를 최소화시킬 수 있는 공정 조건의 최저고하 또는 대체게이트 산화막이 적용될 경우, 개발된 연구 결과를 산업체로 이전할 수 있는 가능성이 높을 것을 기대된다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제13권3호
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• pp.1-8
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• 2006

인쇄회로기판이나 플라스틱 패키지 등 다양한 전자소자 부품내 배선간 간격이 갈수록 좁아짐에 따라 최근 많이 발생하고 있는 electrochemical migration(ECM) 현상은 양극에서 이온화된 금속에 의한 conductive anodic filament(CAF) 및 덴드라이트와 같은 전도성 필라멘트의 성장으로 인해 전자부품의 절연파괴를 일으키고 있다. 본 연구에서는 공정조성 Sn-37Pb솔더 합금의 ECM 거동과 부식특성 사이의 연관성 평가를 통해 ECM 우세원소를 파악하기 위해 D.I Water 및 NaCl 용액에서 Water Drop Test(WDT)와 분극실험을 실시하여 서로 비교하였다. WDT 실시 결과 공정조성 Sn-37Pb 솔더 합금에서 Pb-rich 상이 Sn-rich 상보다 우선적으로 양극 패드에서 녹아나서 상대적으로 ECM 저항성이 낮았으며, 음극패드에서 자라난 덴드라이트에도 Pb가 훨씬 많이 존재하였다. NaCl에서의 분극실험 결과 전기화학적으로 부동태 피막을 형성하는 Sn에 비해 Pb의 부식속도가 크게 나타났으며, WDT의 결과와 같은 경향을 보였다. 따라서 공정조성 SnPb 솔더 합금의 부식저항성과 ECM 저항성 사이에는 좋은 상관관계가 존재한다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제21권6호
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• pp.41-52
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• 2005

지중송전케이블의 송전용량은 케이블 또는 주변지반의 최대허용온도에 좌우되기 때문에 케이블 주위 되메움재는 운영기간동안 낮은 열저항성을 유지하여야 한다 케이블 주위에 발생된 열은 되메움재를 통해 즉시 주위에 발산시컥 제거하여야 하며, 그렇지 않으면 통상온도$(50\sim60^{/circ}C)$에서도 열폭주에 의한 절연파괴에 이를 수 있다. 본 논문에서는 열저항율이 낮은 지중송전관로의 되메움재를 개발하기 위해 다양한 첨가제를 사용하여 시험을 수행하였다. 연구결과, 영광 동림천 모래의 경우 상대적으로 균등한 입도분포를 나타내는 모래로써 함수비 $10\%$에서 $50^{\circ}C-cm/watt$, 건조시에는 $260^{\circ}C-cnuwatt$를 나타내는 등 대단히 높은 열저항치를 보여주었다. 또한 진산 화강암 석분 및 모래-자갈(D-2), 석분쇄석 혼합재(E-1)의 경우 양호한 입도분포를 나타냈으며, 열저항은 함수비 $10\%$의 경우, $35^{\circ}C-cm/watt$, 건조할 경우 $100^{\circ}C-cm/watt$를 나타냈다. 이들 연구결과를 토대로 열저항이 낮은3가지 형태의 되메움재를 제시하였다. 또한 제시된 되메움재를 대상으로 현장실증시험을 통해 적용성을 평가하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.389.1-389.1
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• 2014

최근의 환경 및 에너지에 대한 관심으로 수요가 증가하고 있는 하이브리드 및 전기 자동차나 태양광발전, 풍력발전용의 인버터기기에는 고에너지밀도 커패시터가 필수적이 되었다. 높은 에너지 밀도를 요구하는 전력전자, 펄스파워 등의 응용분야에 사용되는 고에너지밀도 커패시터는 PET (Polyethylene terephtalate)와 PP (Polypropylene)와 같은 폴리머 유전체를 사용하는 범용 필름 커패시터가 사용되었으나 사용 요구 조건의 한계에 도달하여, 새로운 유전체를 적용하는 커패시터가 절실히 필요한 상황이다. PET와 PP와 같은 유전체는 유전상수가 2~3의 낮은 값을 가지고 있어 고에너지밀도를 구현하기가 어렵다. 본 연구에서는 새롭게 요구되고 있는 고에너지 밀도 커패시터의의 성능을 만족시키기 위하여 $20{\sim}50{\mu}m$ 두께의 PET 필름상에 세라믹 유전체인 $ZrO_2$ 박막을 스퍼터(Sputter) 증착법에 의해 코팅하여 종래의 필름 커패시터와 세라믹 커패시터의 장점을 갖는 커패시터를 제조하기 위한 박막 유전재료의 개발을 목표로 하였다. 수백 nm~수 ${\mu}m$ 두께의 $ZrO_2$ 박막을 스퍼터링 공정조건에 따라 증착한 후 박막의 결정성, 기판과의 부착성, 증착속도, 유전상수, 절연파괴강도, 온도안정성 등을 XRD, SEM, AFM, EDS, XPS, Impedance analyzer 등에 의해 평가하였다. $ZrO_2$ 유전체막은 상온에서 증착하였음에도 정방정(tetragonal)구조의 결정질로 성장하였고 증착압력이 증가함에 따라 주피크의 세기가 감소하였다. 증착 중 산소가스를 주입하였을 경우에도 결정질막으로 성장하였다. 증착막들은 산소가스의 양이 증가함에 따라 짙은 흰색으로 변하였으며 PET 기판과의 접착력도 약해졌다. 또한 거칠기는 Ar가스만으로 증착한 경우보다 증가하였으며 24~66 nm의 평균 거칠기값을 보였다. PET위에 Ar가스만으로 증착한 $ZrO_2$의 비유전율은 1kHz에서 116~87의 비유전율을 보여 PET에 비해 매우 우수한 특성을 보였다. $ZrO_2$ 막들은 300kV/cm의 전계에서 대략 10-8A 이하의 누설전류를 보였다. 증착가스비를 달리하여 제조된 시편에서도 유사한 누설전류값을 나타내었다. 300 kV/cm 전후의 전계까지 측정한 $ZrO_2$ 막의 P-E (polarization-electric field) 특성을 확인하였는데, 5 mTorr의 압력에서 증착한 막은 253 kV/cm에서 $5.5{\mu}C/cm^2$의 분극값을 보였다. P-E커브의 기울기와 분극량에 따라 에너지밀도가 달라지므로 공정조건에 따라 에너지밀도가 변화됨을 예측할 수 있었다. PET위에 스퍼터 증착한 $ZrO_2$ 유전체막은 5mTorr의 Ar가스분위기에서 제조할 때 가장 안정적인 구조를 보였으며, 고에너지밀도 커패시터에의 적용가능성을 보였다.

• 한국진공학회지
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• 제2권2호
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• pp.188-198
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• 1993

두께가 6~10 nm인 게이트 산화막의 계면에 염소(Cl)를 도입시킨 n-MOS capacitor 및 n-MOSFET을 제잘하여 물성적인 방법(SIMS, ESCA)과 전기적인 방법에 의해서 소자의 특성을 분석, 평가하였다. Last step TCA법을 이용하여 성장시킨 산화막은 No TCA법으로 성장시킨 것보다 mobility가 7% 정도 증가하였고, 결함 밀도도 감소하였다. Time-zero-dielectric-breakdown(TZDB)으로 측정한 결과, Cl를 도입한 막의 파괴 전계(breakdon field)는 18 MV/cm인데, 이것은 Cl을 도입하지 않은 것보다 약 0.6 MV/cm 정도 높은 값이다. 또한 time-dependent-dielectric-breakdown(TDDB) 결과로부터 수명이 20년 이상인 것으로 평가되었고, hot carrier 신뢰성 측정으로부터 평가한 소자의 수명도 양호한 것으로 나타났다. 이상의 결과에서 Cl을 계면에 도입시킨 게이트 산화막을 가진 소자가 좋은 특성을 나타내고 있으므로 Last step TCA법을 종래의 산화막 성장 방법 대신에 사용하면 MOSFET 소자의 새로운 게이트 절연막 성장법으로서 대단히 유용할 것으로 생각된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권3C호
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• pp.95-104
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• 2012

라이프라인의 공간 창출 및 미관 등의 이유로 지하공간의 개발이 활발해짐에 따라 지중하부에 매설되는 관(pipe)은 점차 증가하고 있으며 새로운 재료를 활용한 관거 뒤채움용 CLSM(Controlled Low Strength Materials)에 관한 연구의 비중은 점점 증가하고 있는 추세에 있다. 그리고 지중송전케이블에서 송전으로 인하여 발생된 열을 뒤채움재가 효과 적으로 방출시키지 않으면 절연파괴에 이를 수 있으므로 뒤채움재는 반드시 우수한 열적 특성을 필요로 한다. 한편, 산업부산물인 석탄회는 매년 상당한 양이 발생되고 있으며, 그 중 매립회(ponded ash, PA)는 재활용되지 못하고 회처리장에 매립되고 있다. 본 연구에서는 산업폐기물인 석탄회를 활용한 관거 뒤채움용 CLSM의 열전도도 특성을 규명하기 위하여 배합비에 따른 열전도도(thermal conductivity) 시험을 실시하여 값의 변화를 검토하였다. 시험결과, 배합비(PA:FA) = 80:20, water contents = 28~30%, cement contents = 7, 9, 11%에서 0.796-0.884W/mK을 나타냈으며 이는 타 배합비보다 높은 열전도도를 나타내었으며 현재 폐기물로 처리되고 있는 매립회를 대량 유효 활용하는 측면에서 적합할 뿐 아니라 전력 및 통신 등 관거 뒤채움재로서의 활용이 클 것으로 판단된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제19권2호
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• pp.121-141
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• 2017

최근 전력구 지중 송전선의 허용 전류용량에 대한 정부규제로 인해 전력구 공사에 현장 되메움재의 열적 거동에 대한 연구가 중요해졌다. 점차 증대되는 고용량 전력공급에 대한 수요와 더불어, 허용 전류용량을 산정하기 위해, 전력 케이블 주변 온도 증가를 유발하는 요인을 예측하고 분석하는 것이 시급하다. 전력구 내부의 과도한 열확산으로 인한 지중 송전선로 주변의 온도 증가는 지중 송전선 자체의 열저항을 증가시켜 절연 파괴 및 열 폭주 현상을 야기한다. 따라서 전력구 설계 및 시공시, 되메움재에 따른 전력구 현장 열거동 메커니즘을 규명하는 것이 매우 중요하다. 본 논문에서는 현장 시험시공을 기반으로, 전력구내부와 주변지반의 온도 변화 및 열저항을 산정하기 위한 수치해석 모델을 개발하였다. 전력구 열거동 파악을 위한 수치해석은 현장시험 시공시 획득한 4개의 다른 종류의 되메움재의 열적 그리고 물리적 물성치를 기반으로 수행되었다. 또한, 실내 시험을 통해 산정한 각 되메움재의 열저항을 수치해석 모델에 입력변수로 적용했다. 전력구 내부에 일정한 열량이 공급될 때, 되메움재의 단위중량, 함수비, 열적 특성 등 여러 변수를 고려한 열거동 메카니즘을 모사할 수 있도록 열거동 수치해석 모델을 구성하고 1년 동안의 수행된 현장계측값과 비교를 통하여 개발된 수치해석 모델을 검증하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제18권5호
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• pp.209-220
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• 2002

지중송전케이블의 송전용량은 케이블 또는 주변지반의 최대허용온도에 좌우되기 때문에 케이블 주위 되메움재는 운영기간동안 낮은 열저항성을 유지하여야 한다. 케이블 주위에 발생된 열은 되메움재를 통해 즉시 주위에 발산시켜 제거하여야 하며, 그렇지 않으면 통상온도 (50~6$0^{\circ}C$)에서도 열폭주에 의한 절연파괴에 이를 수 있다. 본 논문에서는 되메움재의 열저항을 낮추기 위한 여러 가지 방법에 대해 논하였으며, 다양한 첨가제를 사용하여 시험을 수행함으로써 열저항 효과를 측정하였다. 연구결과, 영광 동림천 모래의 경우 상대적으로 균등한 입도분포를 나타내는 모래로써대단히 높은 열저항치(5$0^{\circ}C$'-cm/watt at 10% 함수비, 260-cm/watt 건조 시)를 나타냈다. 또한 진산 화강암 석분 및모래싸갈(A-2), 석분쇄석 혼합재(E-1)의 경우 양호한 입도와 낮은 열저항(35$^{\circ}C$-cm/wau 10% 함수비, 10$0^{\circ}C$-cm/watt 건조시)을 보여주었으며, 이들 연구결과를 토대로 열저항이 낮은 3가지 형태의 되메움재를 제시하였다.

• 한국세라믹학회지
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• 제39권9호
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• pp.822-828
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• 2002

$ZrO_2$ 첨가량 변화에 따른 전기적 특성과 고주파 대용량 세라믹 캐패시터 제조공정 조건을 규명하기 위하여 고주파 대용량 세라믹 캐패시터의 제조 및 전기적 특성에 관하여 연구하였다. 단위 캐패시터는 테이프 캐스팅법으로 제조되었으며, 유전체 및 바인더의 최적조성은 57.5∼60.0: 42.5∼40.0 wt%이다. 슬러리의 점도는 4000∼5000 cps이며, 이 슬러리를 사용하여 제조한 그린 테이프는 뛰어난 캐스팅 상태를 유지하고 있다. 80$^{\circ}C$에서 200 kg/$cm^2$의 성형압으로 성형함으로서 최적의 적층 상태를 얻을 수 있었다. 단위 캐패시터의 전기적 특성, 특히 절연파괴 특성을 증진시키기 위하여 $ZrO_2$를 첨가하였다. $ZrO_2$ 첨가량이 1 wt%에서부터 5 wt%까지 첨가한 경우에는 단위 캐패시터의 유전상수 및 유전손실에 큰 영향을 미치지 못하였다. 또한 유전상수도 10 kHz에서 500 kHz 사이의 주파수 범위에서 큰 변호가 없었다. 내전압은 3 wt%를 첨가한 경우 $CaZrO_3$에 형성 및 입자크기 감소로 인하여 증진됨을 확인할 수 있었다.

• 대한전기학회논문지:전기물성ㆍ응용부문C
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• 제50권12호
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• pp.599-606
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• 2001

In this paper, the ac breakdown characteristics of pure Ar, Kr and $N_2$ gas with gas pressure range of 58.8-137.3[kPa] under uniform and non-uniform fields were investigated, and the measured values were compared with those In Ar/$N_2$ and Kr/$N_2$ gas mixtures with pressure varying. Summarizing the experimental results, the breakdown voltages of Pure $N_2$gas, under uniform and non-uniform fields, were increased about 4.8 and 1.1 times than those of pure Ar gas, and about 4.4 and 1.2 times than those of pure Kr gas, and the ac breakdown voltage increased with the pressure increasing. The breakdown voltages of Ar/$N_2$ gas mixtures were decreased with decreasing the mixture ratio of Pure $N_2$ gas. In case of Ar(85%)/$N_2$ (15%) and Ar(70%)/$N_2$ (30%) gas mixtures comparing to the pure Ar gas, the breakdown voltages under uniform field were increased about 1.8 and 2.2 times, and under non-uniform field were increased about 1.1 and 1.3 times at the pressure of 101.3[kPa]. Also, in case of Kr(85%)/$N_2$ (15%) and Kr(70%)/$N_2$ (30%) gas mixtures comparing to the pure Kr gas, the breakdown voltages under uniform field were increased about 1.7 and 2.0 times, and under non-uniform field were increased about 1.0 and 1.2 times. Corona inception voltage of Kr(70%)/$N_2$(30%) gas mixtures under non-uniform fields were increased about 1.28 times than those of Ar(70%)/$N_2$ (30%) gas mixtures. In case of practical incandescent lamps, luminous and lifetime of Kr(70%)/$N_2$ (30%) gas mixtures were increased about 1.15 and 1.21 times than those of Ar(70%)/$N_2$ (30%) gas mixtures.