• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2009년도 하계학술대회 논문집
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• pp.105-105
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• 2009

$ZrO_2$ is one of the most attractive high dielectric constant (high-k) materials. As integrated circuit device dimensions continue to be scaled down, high-k materials have been studied more to resolve the problems for replacing the EY31conventional $SiO_2$. $ZrO_2$ has many favorable properties as a high dielectric constant (k= 20~25), wide band gap (5~7 eV) as well as a close thermal expansion coefficient with Si that results in good thermal stability of the $ZrO_2/Si$ structure. In order to get fine-line patterns, plasma etching has been studied more in the fabrication of ultra large-scale integrated circuits. The relation between the etch characteristics of high-k dielectric materials and plasma properties is required to be studied more to match standard processing procedure with low damaged removal process. Due to the easy control of ion energy and flux, low ownership and simple structure of the inductively coupled plasma (ICP), we chose it for high-density plasma in our study. And the $BCl_3$ included in the gas due to the effective extraction of oxygen in the form of $BCl_xO_y$ compound In this study, the surface kinetic properties of $ZrO_2$ thin film was investigated in function of Ch addition to $BCl_3/Ar$ gas mixture ratio, RF power and DC-bias power based on substrate temperature. The figure 1 showed the etch rate of $ZrO_2$ thin film as function of gas mixing ratio of $Cl_2/BCl_3/Ar$ dependent on temperature. The chemical state of film was investigated using x-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The characteristics of the plasma were estimated using optical emission spectroscopy (OES). Auger electron spectroscopy (AES) was used for elemental analysis of etched surface.

• 대한화학회지
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• 제42권6호
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• pp.607-617
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• 1998

$TiO_2(001)$ 박막을 Mo(100) 기판에 약 90${\AA}$ 두께로 적층 성장시키고 그 위에 Au를 증착시켜서 Au의 성장모드, 클러스터의 열적 변화, 열적 안정성, 증착량에 따른 Au 4f 전자 결합에너지의 변화를 오제 전자분광법, 열탈착 분광법, 이온 산란 분광법, X-선 광전자 분광법을 이용하여 연구하였다. Au는 $TiO_2(001)/Mo(100)$ 박막에 3차원적인 성장을 하며 낮은 온도에서 성장된 Au 클러스터는 높은 온도에서 성장된 것보다 보다 그 크기가 작고 온도가 높아지면서 클러스터는 비가역적으로 뭉친다. $TiO_2(100)/Mo(100)$에 증착된 Au의 열탈착은 1000 K부터 일어나며, 증착된 Au의 증착량이 많아질수록 더 높은 온도에서 나타난다. 선도 언저리 해석법으로 얻은 Au 클러스터의 탈착에너지는 약 50 kcal/mol이다. Au의 $TiO_2$ 박막에 대한 초기 흡착상수는 기판의 온도 200-600 K 사이에서는 거의 일정하였다. 400 K에서 $TiO_2$ 박막에 2.0 MLE 보다 적은 양의 Au가 증착된 경우에는 Au 4f의 전자 결합에너지가 벌크 Au에 비해서 증가한다. 0.1 MLE의 경우에는 그 결합에너지가 벌크 Au에 비해서 +0.30 eV 이동하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2000년도 제18회 학술발표회 논문개요집
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• pp.113-113
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• 2000

직접천이형 wide band gap(3.4eV) 반도체중의 하나인 GaN를 청색 및 자외선 laser diode, 고출력 전자장비 등으로 응용하기 위해서는 낮은 접합저항을 갖는 Ohmic contact이 선행되어야 한다. 그러나 만족할만한 p-type GaN의 Ohmic contact은 아직 실현되고 있지 못하며, 이는 GaN와 접합 금속과의 구체적인 반응의 연구를 필요로 한다. 본 연구에서 앞서 Pt, Pt, Ni등의 late transition metal을 p-GaN에 접합시킨 결과 이들은 접합 당시 비교적 평탄하나 후열 처리과정에서 비교적 낮은 온도에서 기판과 열팽창계수의 차이로 인하여 평탄성을 잃어버리면서 barrier height가 증가한다는 사실을 확인하였다. 따라서 본 연구에서는 이러한 열적 불안정성을 극복하기 위하여 Ni과 Pd를 차례로 증착하고 가열하면서 interfacial reaction, film morphology, Fermi level의 움직임을 monchromatic XPS(x-ray photoelectron spectroscopy) 와 SAM(scanning Auger microscopy) 그리고 ex-situ AFM을 이용하여 밝히고자 하였다. 특히 후열처리에 의한 계면 반응에 수반되는 구성 금속원소 간의 합금현상과 금속 층의 평탄성이 밀접한 관계가 있다는 것을 확인하였다. 이러한 합금과정에서 나타나는 금속원소들의 중심 준위의 이동을 체계적으로 규명하기 위해서 Pd1-xNix와 Pd1-xGax 합금들의 표준시료를 arc melting method로 만들어 농도에 따른 금속원소들의 중심 준위의 이동을 측정하여, Pd/Ni/p-GaN 및 Ni/Pd/p-GaN 계에서 열처리 온도에 따른 interfacial reaction을 확인하였다. 그 결과 두 계가 상온에서 nitride 및 alloy를 형성하지 않고 고르게 증착되고, 열처리 온도를 40$0^{\circ}C$에서 $650^{\circ}C$까지 증가시킴에 따라 계면반응의 부산물인 metallic Ga은 증가하고 있으마 nitride는 여전히 형성되지 않는 것을 확인하였다. 증착당시 Ni이 계면에 있는 Pd/Ni/p-GaN의 경우에는 52$0^{\circ}C$까지의 열처리에 의하여 Ni과 Pd가 골고루 섞이고 그 평탄성도 유지되고 barier height의 변화도 없었다. 더 높은 $650^{\circ}C$ 가열에 의해서는 surface free energy가 작은 Ga의 활발한 편석 현상으로 인해 표면은 Ga이 풍부한 Pd-Ga의 합금층으로 덮이고, 동시에 작은 pinhole들이 발생하며 barrier height도 0.3eV 가량 증가하게 된다. 반면에 증착당시 Pd이 계면에 있는 Ni/Pd/p-GaN의 경우에는 40$0^{\circ}C$의 가열까지는 두 금속이 그들 계면에서부터 섞이나, 52$0^{\circ}C$의 가열에 의해 이미 barrier height가 0.2eV 가량 증가하기 시작하였다. 더 높은 $650^{\circ}C$가열에 의해서는 커다란 pinhole, 0.5eV 가량의 barrier height 증가, Pd clustering이 동시에 관찰되었다. 따라서 Ni과 Pd의 일함수는 물론 thermal expansion coefficient가 거의 같으며 surface free energy도 거의 일치한다는 점을 감안하면, 이렇게 뚜렷한 열적 안정성의 차이는 GaN와 contact metal과의 반응시작 온도(disruption onset temperature)의 차이에 기인함을 알 수 있었다. 즉 계면에서의 반응에 의해 편석되는 Ga에 의해 박막의 strain이 이완되면, pinhole 등의 박막결함이 줄어 들고, 이는 계면의 N의 out-diffusion을 방지하여 p-type GaN의 barrier height 증가를 막게 된다.

• 한국재료학회지
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• 제9권3호
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• pp.244-250
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• 1999

새로운 TiN 선구체인 TEMAT(tertrakis etylmethylamino titanium)과 암모니아를 이용하여 TiN 박막을 형성하였다. 단일 증착원으로 증착시킨 경우에는 $70~1050\AA$/min의 증착률을 얻을 수 있었으며 증착온도에 지배를 받았다. $275^{\circ}C$의 증착온도에서 $0.35\mu\textrm{m}$의 접촉창에서 약 90%의 도포성을 얻을 수 있었다. TEMAT에 암모니아를 첨가하였을 때 단일증착원에서 $3500~6000\mu\omega-cm$정도의 갑을 나타내던 비저상이 ~$800\mu\omega-cm$ 정도로 낮아졌으며 대기중 막의 안정성도 향상되었다. AES의 분석결과에서도 암모니아의 첨가로 현저한 산호와 탄소 함량의 감소를 나타내었다. 그러나 암모니아의 유량을 증가시킬수록 $0.5\mu\textrm{m}$ 접촉창에서 나타난 tiN 박막의 도포성은 감소하였고 이는 TEMAT와 암모니아의 기상 반응에의한 높은 첩착계수를 가진 중간 생성물의 형성에 의한 것으로 생각된다. 반응 부산물에 대한 분석은 QMS에 의해 이루어 졌으며 transamination 반응에 의한 TiN 증착 기구를 제시하였다. 추가적으로 XPS 분석으로 TEMAT와 암모니아의 반응에 의해 만들어지는 탄소는 금소기 탄소였으며 $\beta$-수소 반응이 transamination 반응과 경쟁적으로 일어남을 나타내었다.