• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 1999.07a
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• pp.55-55
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• 1999

HFCVD system을 이용한 다이아몬드 박막 제작시에 암모니아를 첨가하여 질소가 첨가된 다이아몬드 박막을 제작하였다. HFCVD에 의한 일반적인 다이아몬드 박막속에 질소가 잘 들어가지 않는 것으로 나타았다. 이는 C-N 결합에너지가 C-C 결합에너지 보다 낮으므로 C-C 결합이 만들어 지는 환경에서 C-N 결합이 매우 불안정해지기 때문으로 추정된다. 따라서 본 연구에서는 암모니아를 첨가할 때 필라멘트의 온도를 100도 정도 낮추었으며, 다이아몬드의 Quality를 유지하고 박막내에 불안정한 C-N 결합이 게속 존재하도록 하기 위하여 암모니아 첨가 후 다시 순수한 다이아몬드 박막을 증착하였다. 보다 균질한 질소 첨가 다이아몬드 박막을 제작하기 이하여 1시간 단위로 위의 과정을 반복하여 5시간 박막을 증착하였다. 또한 N도핑 다이아몬드 박막의 표면 저항이 도핑되지 않은 다이아몬드 박막보다 약 106 정도 크기 때문에 박막 증착의 마무리는 순수한 다이아몬드 증착으로 하였다. 메탄에 대한 암모니아의 첨가비를 변화시켜가며 만들어진 다이아몬드 박막의 특성을 알아보기 위하여 SEM, XRD, Raman spectra를 이용하여 표면의 morphology 와 Quality를 조사하였고, FT-IR을 이용하여 박막내의 질소 첨가 유무를 확인하였으며, FE 측정과 I-V 특성 곡선을 측정하여 전기적 특성을 알아보았다. 실험결과 메탄에 대한 암모니아의 첨가비가 커짐에 따라 다이아몬드의 Quality는 조금 떨어졌지만, 좋은 전기적 특성이 나타나는 것을 확인할 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2014.11a
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• pp.231-232
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• 2014

본 연구는 준비된 쿼츠(Quartz)기판 위에 RF-스퍼터링을 이용하여 Zn와 $SnO_2$를 이용하여 다층구조 박막을 증착하고 열처리를 진행하였다. 증착 과정에서 Zn 증착시간을 조절함으로써 Zn 층의 증착 두께를 조절하고 각각의 구조에서 Zn층의 두께가 다층박막의 특성의 변화를 관찰하였다. 박막의 결정학적 특성을 관찰하기 위해 XRD를 통하여 구조적 특성을 확인 하고 분석하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2013.05a
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• pp.124-124
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• 2013

마이크로웨이브 플라즈마 화학기상증착(MPCVD) 시스템을 이용하여 서로 다른 기판(Si,SiC,W,Ti) 위에 나노결정질 다이몬드 박막을 증착하였다. 공정압력, 마이크로웨이브 전력, $Ar/CH_4$,기판온도를 일정하게 놓고, 증착시간을 0.5,1,2h으로 변화시켜 박막의 성장과정을 관찰하였다. 기판 종류에 따라 성장 초기에 형성되는 입자의 시간이 달랐으며, 2h 이후에는 입자들이 서로 붙어 완전한 박막을 형성함을 관찰하였다. 같은 증착시간에서 서로 다른 기판을 비교하였을 때, W > (Si, SiC) > Ti 기판의 순이었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2000.02a
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• pp.103-103
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• 2000

강한 결정 방향 의존성과 낮은 항정계를 갖는 Bi4Ti3O12 강유전체 박막은 NDRO형 비휘발성 강유전체 메모리 분야에서 매우 유망한 재료이다. 이를 위해서는 실리콘 기판과의 계면조절과 실리콘 기판성에서 고품질의 강유전성 박막을 성장시키는 기술이 필수적이다. MOCVD에 의한 Bi4Ti3O12 의 증착에서는 Bi 성분의 강한 휘발 특성과 낮은 반응성으로 인하여 조성과 두께 등의 조절이 매우 어렵다. 따라서 화학기상증착의 기구를 이해하고 제어하는 기술이 양질의 박막을 얻는데 필수적이다. 본 연구에서는 유기금속 원료 TPB, TIP 과 산소를 이용하여 실리콘 기판위에 Bi4Ti3O12 강유전체 박막을 증착할 때, 증착 변수의 변화에 따른 박막의 증착 거동과 구조적, 전기적 특성을 연계하여 분석하였다. 특히 기판부착력이 낮고 휘발성이 강한 Bi의 특성으로 인한 문제를 개선하기 위하여 TIP원료를 주기적으로 공급, 중단을 반복하는 펄스주입법을 고안하여 그 효과를 살펴보았다. 실리콘 기판위에서 TiO2의 증착속도는 실험온도 영역에서 온도에 따라 변화하지 않는 전형적인 물질 전달에 의해 지배되는 양상을 나타내었다. 반면 Bi2O3 경우에는 50$0^{\circ}C$ 이상에서 급격하게 증착속도가 감소하는 특이한 경향을 나타내었으며 이는 Bi2O3의 높은 휘발성 때문일 것이다. Bi4Ti3O12 박막은 온도증가에 따라 증착속도가 증가한 후 $600^{\circ}C$ 이상에서 포화되는 경향을 보였다. 이로부터 실리콘 기판위에서의 Bi4Ti3O12 박막의 증착 모델을 제시하였다. Bi2O3에 비해 상대적으로 표면 부착력이 월등히 큰 TiO2가 우선적으로 실리콘 펴면에 형성된 후 TPB 유기금속 원료가 이 TiO2와 반응하는 과정으로 Bi4Ti3O12 박막이 증착된다. $600^{\circ}C$이상에서는 증착 변수들을 바꾸어도 물성이 변하지 않는 자기조절기능이 있음을 알 수 있었는데 이는 고온에서의 Bi2O3의 강한 휘발성 때문일 것이다. 실리콘 기판에서 층상 페로브스카이트 상은 58$0^{\circ}C$ 이상에서 형성되며, 매우 좁은 온도 변화에도 결정구조, 박막현상 및 성분이 크게 바뀌는 온도에 민감한 증착거동이 관찰되었다. 증착 모델에서 예견되는 Bi의 불리함을 개선하기 위해 펄스주입법을 실시한 경우 Bi의 성분량이 증가되었고 결정성이 향상되었다. 이로부터 펄스주입법이 박막내에 부족하기 쉬운 Bi를 보충하여 박막의 특성을 개선함을 확인하였다. Bi4Ti3O12 박막의 증착온도에 따른 누설전류 특성 측정 결과 증착온도가 감소할수록 누설전류가 감소함을 알 수 있었고 펄스주입법이 연속주입법보다 더 낮은 누설전류를 보임을 알았다. 펄스주입법의 경우 -2.5V 인가 시의 누설전류는 7.4$\times$10-8A/cm2에서 1.3$\times$10+7A/cm2의 매우 우수한 값을 가졌다. 연속 주입법에 의해 증착된 박막은 C-V 측정 결과 강유전성 이력이 나타나지 않았으나, $600^{\circ}C$ 이상에서 펄스주입법에 의해 증착된 박박은 강유전성 이력을 나타내었다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.17 no.3
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• pp.226-233
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• 2008

The nucleation and evolution process of Ge nano-islands on Si(001) surfaces grown by chemical vapor deposition have been explored using atomic force microscopy (AFM). The Ge nano-islands are grown by exposing the substrates to a mixture of gasses GeH4 and H2 at pressure of 0.1-0.5Torr and temperatures of $600-650^{\circ}C$. The effect of growth conditions such as temperature, Ge thickness, annealing time on the shape, size, number density, and surface distribution was investigated. For Ge deposition greater than ${\sim}5$ monolayer (ML) with a growth rate of ${\sim}0.1ML/sec$ at $600^{\circ}C$, we observed island nucleation on the surface indicating the transition from strained layer to island structure. Further deposition of Ge led to shape transition from initial pyramid and hut to dome and superdome structure. The lateral average size of the islands increased from ${\sim}20nm$ to ${\sim}310nm$ while the number density decreased from $4{\times}10^{18}$ to $5{\times}10^8cm^{-2}$ during the shape transition process. In contrast, for the samples grown at a relatively higher temperature of $650^{\circ}C$ the morphology of the islands showed that the dome shape is dominant over the pyramid shape. The further deposition of Ge led to transition from the dome to the superdome shape. The evolution of shape, size, and surface distribution is related to energy minimization of the islands and surface diffusion of Ge adatoms. In particular, we found that the initially nucleated islands did not grow through long-range interaction between whole islands on the surface but via local interaction between the neighbor islands by investigation of the inter-islands distance.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2010.05a
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• pp.6.1-6.1
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• 2010

원자층 증착 기술 (Atomic Layer Deposition)은 기판 표면에서 한 원자층의 화학적 흡착 및 탈착을 이용한 nano-scale 박막 증착 기술이기 때문에, 표면 반응제어가 우수하며 박막의 물리적 성질의 재현성이 우수하고, 대면적에서도 균일한 두께의 박막 형성이 가능하며 우수한 계단 도포성을 확보 할 수 있다. 최근 ALD에 의한 박막증착 방법 중 플라즈마를 이용한 ALD 증착 방법에 대한 다양한 연구가 진행되고 있다. 플라즈마는 반응성이 좋은 이온과 라디컬을 생성하여 소스간 반응성을 좋게 하여, 소스 선택의 폭을 넓어지게 하고, 박막의 성질을 좋게 하며, 생산성을 높일 수 있는 장점이 있다. 그러나 플라즈마를 사용함으로써 플라즈마 내에 이온들이 가속되서 박막 증착 중에 기판 및 박막에 손상을 입혀 박막 특성을 열화 시킬 가능성이 있다. 따라서 플라즈마 발생 영역을 기판으로부터 멀리 떨어뜨린 원거리 플라즈마 원자층 공정이 개발 되었다. 이 기술은 플라즈마에서 생성된 ion이 기판이나 박막에 닫기 전에 전자와 재결합 되거나 공정 chamber에서 소멸하여 그 영향을 최소하고 반응성이 좋은 라디칼과의 반응만을 유도하여 향상된 막질을 얻을 수 있도록 하였다. 따라서 이 원거리 플라즈마 원자층 증착기술은 나노 테크놀러지 소자 개발하기 위한 나노 박막 기술에 있어서 그 활용이 점점 확대될 것이다. 그 적용으로써 리모트 플라즈마 원자층 증착 방법을 이용한 고유전 물질 개발이 있다. 반도체 소자의 고집적화 및 고속화가 요구됨에 따라 집적회로의 크기를 혁신적으로 축소하여 스위칭 속도(switching speed)를 증가시키고, 전력손실 (power dissipation)을 줄이려는 시도가 이루어지고 있다. 그 중 하나로 고유전율 절연막은 트렌지스터 소자의 스케일링 과정에 수반하여 커지는 게이트 누설 전류를 억제하기 위한 목적으로 도입되었다. 유전율이 크면 동일한 capacitance를 내는데 필요한 물리적인 두께를 늘릴 수 있어 전자의 tunneling을 억제할 수 있고 전력손실을 줄일 수 있기 때문이다. 이와 같은 고유전율 물질이 게이트 산화막으로 사용되기 위해서 높은 유전상수 열역학적 안정성, 낮은 계면 전하밀도, 낮은 EOT, 전극 물질과의 양립성 등의 특성이 요구되는데, 이에 따라 많은 유전물질에 대한 연구가 진행되었다. 기존 gata oxide를 대체하기 위한 가장 유력한 후보 재료로 주목 받고 있는 high-k 물질들로는 Al2O3, HfO2, ZrO2, La2O3 등이 있다. 본 발표에서는 ALD의 종류에 따른 기술을 소개하고 그 응용으로 고유전율 물질 개발 연구 (고유전율 산화물 박막의 증착, 고유전율 산화물의 열적 안정성 평가, Flatband 매카니즘 규명, 전기적 물리적 특성 분석)에 대해서 발표 하고자 한다.

• Journal of the Korean Institute of Telematics and Electronics
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• v.27 no.10
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• pp.113-123
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• 1990

Tungsten film was deposited on the single crystal silicon wafer in a low pressure chemical vapor deposition reactor from silane and tungsten hexafluoride in the temperature range of $250-400^{\circ}C$ Deposition rate was found to be determined by the mass transfer rate of reactants from the gas phase to the safter surface. It was found out that tungsten films deposited contained about 3 atomic $\%$ of silicon and that the crystallinity and the grain size increased as the deposition temperature was increased. The resistivity of the film was measured to be in the range of $7~25{\mu}{\Omega}-cm$ and decreased with increasing deposition temperature. The adhesion of the tungsten film on a silicon surface was measured by the tape peel off test and it was improved with increasing deposition temperature. From the analysis of the gas composition, the reaction pathway to form $SiF_{4}$ and $H_{2}$ was found to be more favorable than HF formation.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.118.2-118.2
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• 2016

3D NAND 제조에 있어 high-aspect-ratio etch 공정을 견뎌낼 수 있는 hardmask 소재로서 amorphous carbon layer (ACL) 가 각광받고 있으며 hardmask로서의 특성을 향상시키기 위해 다양한 연구가 진행중에 있다 [1]. 본 연구팀의 기존 연구에서 질소 및 붕소 doping 된 ACL 박막의 etch rate 및 Raman 분석을 통해 박막 특성을 확인한 바 있었으나, 공정 중 arcing이 일어나는 등 의도치 않은 문제로 인해 공정 최적화에 일부 문제가 존재하였다. 본 연구에서는 plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) 공정을 통해 C6H12 기체 및 doping을 위한 NH3 와 B2H6 두 기체를 이용하여 특성 개선된 ACL을 증착하는 과정에서 발생하는 arcing 및 증착 특성을 규명하고자 진공 내 입자의 수농도를 실시간 측정할 수 있는 particle beam mass spectrometer(PBMS)를 적용, 특정 공정 사건 진단 및 해당 사건에서 발생하는 입자를 분석, 증착된 박막의 Raman spectroscopy 결과와 비교 분석하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 1999.07a
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• pp.118-118
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• 1999

CVD방법에 의한 TiN 박막 형성에 있어서 ICP-CVD 방법이 대두되고 있다. 이것은 precursor에 대한 radical 형성, 식각된 패턴에서 양 벽의 self-shadowing 효과, 낮은 tress등으로 dense 한 박막을 얻을 수 있기 때문이다. TiN 박막은 Si 기판의 온도를 상온에서 50$0^{\circ}C$까지 유지하면서 TEMAT의 유량을 5-20sccm으로 변화시키면서 증착하였다. 증착 후 TiN 박막의 결정화에 따른 열처리는 Ar과 N2-가스분위기에서 in-situ로 증착하였다. 증착 후 TiN 박막증착 조건수립에 따른 플라즈마 특성진단은 전자의 온도와 밀도, 평균 전자밀도, 이온 에너지 분포, radical 분포, negative 이온분포 등으로 측정하였다. 플라즈마 변수에 따른 TiN 박막의 결정성과 상 변화는 XRD로 분석하였고, 조성비 및 TiN 박막의 원소화학적 상태, 결합에너지, 각 상에 따른 결합 에너지 천이정도, 초기 형성과정 및 반응기구 등은 RBS와 XPS로 조사하였다. TiN 박막의 표면상태, morphology 거칠기, TiN/Si(100)구조에서 계면상태 등은 SEM, AFM, 그리고 HRTEM으로 분석하였다. TiN 구조 박막의 비저항, carrier concentration 그리고 mobility 측정은 박막의 표면이 균일하고 bls-홀이 없는 것으로 하여 4-point probe 방법으로 측정하였다. 이들 분석으로부터 ICP-CVD 방법에 의하여 형성된 TiN 박막이 초고집적 반도체 소자의 contact barrier layer로서의 적용 가능성을 평가하였다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.22 no.1
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• pp.26-30
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• 2013

For the realization of high-k insulator, aluminum oxide ($Al_2O_3$) was deposited by using an oxygen ion beam assisted deposition (IBAD) during e-beam evaporation. From the thickness of the $Al_2O_3$ layer evaporated with IBAD process, it was possible to investigate the etching effect of ion beam at higher energies during e-beam evaporation. It was also possible to obtain a higher capacitance as a result of IBAD in spite of the reduced thickness of $Al_2O_3$.