• 열처리공학회지
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• 제25권6호
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• pp.292-298
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• 2012

In this study, Cu-2.5at.%Ni-1at.%Si alloys were fabricated by horizontal continuous casting system to improve the electrical conductivity and mechanical properties of Cu-Ni-Si alloy. Withdrawing speed was changed with 50, 100, 150 and 200 mm/min for the optimum manufacturing condition. Microstructure was observed using OM, FE-SEM and TEM. Electrical conductivity was measured by 4-point probe method and mechanical properties were tested. A horizontal continuous cast thin slab had sound macro and micro structures with partly crystallized structures. Electrical resistivity decreased with increasing annealing temperature from 250 to $850^{\circ}C$, with increasing annealing temperature The maximum hardness and tensile strength were Hv 130, 610 MPa at $550^{\circ}C$, respectively. With changing withdrawing speed from 50 to 150 mm/min, hardness, tensile strength, yield strength and elongation were Hv 60-65, 210-230 MPa, 65-75 MPa and 40-50%, respectively.

• 한국진공학회지
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• 제10권2호
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• pp.234-240
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• 2001

본 연구에서는 Mg을 첨가한 Cu-alloy에 의해 TiN의 확산방지능력을 향상시키고자 하였다. Cu(Mg) 박막은 대기노출시킨 TiN박막위에 증착되었으며 열처리시 Cu 박막내의 Mg은 TiN의 표면에 있는 산소와 반응하여 매우 얇은(~100 $\AA$) MgO를 형성하게되고 MgO에 의해 TiN의 확산방지능력은 Cu(4.5 at.%Mg)의 경우 $800^{\circ}C$까지 향상됨을 알 수 있었다. 그러나 Cu(Mg) a]toy는 TiN위에서 접착특성이 좋지 않기 때문에 TiN을 $O_2$plasma 처리하였으며 $O_2$ plasma 처리후 $300^{\circ}C$ 진공열처리를 통해 접착력이 크게 향상되는 것을 알 수 있었다. 이는 $O_2$ plasma 처리에 의해 TiN표면에 Mg과 반응할 수 있는 산소의 양이 증가하는 데 기인하며 이에 따라 Mg의 계면이동이 크게 증가되어 치밀한 MgO가 형성됨을 확인하였다. 그리고 $O_2$ plasma 처리시 RF power를 증가시키면 계면으로 이동하는 Mg의 양이 오히려 감소하였고 이것은 TiN의 표면이 $TiO_2$로 변하여 Mg과 결합할 수 있는 산소의 양이 상대적으로 감소하였기 때문인 것으로 생각된다. 또한 접착층으로서 Si을 50$\AA$ 증착하여 접착력을 크게 향상시켰으며 Si 증착에 의한 TiN의 확산방지능력은 감소되지 않는 것을 알 수 있었다.

• 열처리공학회지
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• 제31권3호
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• pp.97-103
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• 2018

The objective of this study is to develop the mechanical properties of AlSiCu aluminum alloy by the two-step solution heat treatment. The microstructure of gravity casting specimen represents a typical dendrite structure having a secondary dendrite arm spacing (SDAS) of 40 mm. In addition to the Al matrix, a large amount of coarsen eutectic Si phase, $Al_2Cu$ intermetallic phase, and Fe-rich phases are generated. The eutectic Si phases are fragmented and globularized with solution heat treatment. Also, the $Al_2Cu$ intermetallic phase is resolutionized into the Al matrix. The $2^{nd}$ solution temperature at $525^{\circ}C$ might be a optimum condition for enhancement of mechanical properties of AlSiCu aluminum alloy.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.409-409
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• 2013

최근, 집적 소자의 미세화에 따라 늘어난 배선 신호 지연 및 상호 간섭, 그리고 소비 전력의 증가는 초고집적 소자 성능 개선에 한계를 가져온다. 이에 따라 기존의 알루미늄(Al)/실리콘 절연 산화막은 구리(Cu)/저유전율 박막(low-k)으로 대체되고 있고, 이는 소자 성능 개선에 큰 영향을 미친다. 그러나 Cu는 Si과 low-k 내부로 확산이 빠르게 일어나 소자의 비저항을 높이고, 누설 전류를 일으키는 등 소자의 성능을 저하시킬 수 있는 문제점을 가지고 있다. 이러한 Cu의 확산을 막기 위하여 Ta, TaN 등과 같은 확산방지막에 대한 연구가 활발히 진행되어 왔으나, 배선 공정의 집적화와 low-k 대체에 따른 공정 및 신뢰성 문제로 인해 새로운 확산방지막의 개발이 필요하게 되었다. 이를 위해, 본 연구에서는 Cu-V 합금을 사용하여 low-k 기판 위에 확산방지막을 자가 형성 시키는 공정에 대한 연구를 진행하였다. 다양한 low-k 기판에서 열처리조건에 따른 Cu-V 합금의 특성을 확인하기 위해 4-point probe를 통한 비저항 평가와 XRD (X-ray diffraction) 분석이 이뤄졌다. 또한, TEM (transmission electron microscope)을 이용하여 $300^{\circ}C$에서 1 시간 동안 열처리를 거쳐 자가형성된 V-based interlayer가 low-k와 Cu의 계면에서 균일하게 형성된 것을 확인하였다. 형성된 V-based interlayer의 barrier 특성을 평가하고자 Cu-V합금/low-k/Si 구조와 Cu/low-k/Si 구조의 leakage current를 비교 분석하였다. Cu/low-k/Si 구조는 비교적 낮은 온도에서 leakage current가 급격히 증가하는 양상을 보였으나, Cu-V 합금/low-k/Si 구조는 $550^{\circ}C$의 thermal stress 에서도 leakage current의 변화가 거의 없었다. 이러한 결과를 바탕으로 열처리를 통해 자가형성된 V-based interlayer의 Cu/low-k 간 확산방지막으로서 가능성을 검증하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.179-179
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• 2011

관통전극(TSV, Trough Silicon Via) 기술은 전자부품의 소형화, 고성능화, 생산성 향상을 이룰 수 있는 기술이다. Cu는 현재 배선 기술에 적용되고 있고 전기적 저항이 낮아서 TSV filling 재료로 사용된다. 하지만 확산 방지막에 의해 완벽히 감싸지지 않는다면, Cu+은 빠르게 절연막을 통과하여 Si 웨이퍼로 확산된다. 이런 현상은 절연막의 누설과 소자의 오동작 등의 신뢰성 문제를 일으킬 수 있다. 현재 TSV의 제조와 열 및 기계적 응력에 관한 연구는 활발히 진행되고 있으나 Biased-Thermal Stress(BTS) 조건하의 Cu 확산에 관한 연구는 활발하지 않는 것이 실정이다. 이를 위해 본 연구에서는 TSV용 Cu 확산 방지막 Ti에 대해 Cu+의 drift 억제 특성을 조사하였다. 실험을 위해 Cu/확산 방지막/Thermal oxide/n-type Si의 평판 구조를 제작하였고 확산 방지막의 두께에 따른 영향을 조사하기 위해 Ti의 두께를 10 nm에서 100 nm까지 변화하였으며 기존 Cu 배선 공정에서 사용되는 확산 방지막 Ta와 비교하였다. 그리고 Cu+의 drift 측정을 위해 Biased-Thermal Stress 조건(Thermal stress: $275^{\circ}C$, Bias stress: +2MV/cm)에서 Capacitance 및 Timedependent dielectric breakdown(TDDB)를 측정하였다. 그 결과 Time-To Failure(TTF)를 이용하여 Cu+의 drift를 측정할 수 있었으며, 확산 방지막의 두께가 증가할수록 TTF가 증가하였고 물질에 따라 TTF가 변화하였다. 따라서 평판 구조를 이용한 본 실험의 Cu+의 drift 측정 방법은 향후 TSV 구조에서도 적용 가능한 방법으로 생각된다.

• 한국재료학회지
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• 제6권2호
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• pp.210-220
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• 1996

The purpose of this study is to develop the processing techniques of Fiber Reinforced Metal by Liquid Phase Diffusion Bonding method with SiC fiber as a reinforcing material and CP Ti(Commercial Pure) as a matrix. The microstructure and the distribution of elements in reaction and CP Ti(Commercial Pure) as a matrix. The microstructure and the distribution of elements is reaction zone among CP Ti/Ti-15wt%Cu-20wt%Ni(TCN20)/SiC long fiber were investigated by Optical Microscope, SEM/EDX, EPMA, X-ray and AES. The results obtained in this study are as follows. 1) When Ti matrix composite materials are fabricated under the bonding condition of 1273Kx1200sec, the SiC long fiber was the most suitable reinforcing material for Ti matrix composite materials. 2) With SiC long fiber under same condition, a TiC layer(1.0-1.6$\mu\textrm{m}$) was observed on the surface of SiC long fiber. 3) Liquid Phase Diffusion Bonding has shown the feasibility of production of Ti matrix composite materials.

• 한국주조공학회지
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• 제38권6호
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• pp.111-120
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• 2018

In this study, the effects of two different casting methods (gravity casting and, diecasting) and various solid-solution conditions on the mechanical properties of ASC (Al-10.5wt%Si-1.75wt%Cu) and ALDC12 (Al-10.3wt%Si-1.72wt%Cu-0.76wt%Fe-0.28wt% Mn-0.32wt%Mg-0.9wt%Zn) alloys were investigated. A thermodynamic solidification analysis program (PANDAT) was used to predict the liquidus, solidus, and phases of the used alloys. In the results of an XRD analysis, ${\beta}$-AlFeSi peaks were observed only in the ALDC12 alloy regardless of the casting method or SST (solid-solution treatment) conditions. However, according to the results of a FE-SEM observation, both ${\theta}(Al_2Cu)$ and ${\beta}$-AlFeSi were found to exist besides ${\alpha}$-Al and eutectic Si in the gravity-casted ASC alloy at $500^{\circ}C$ after a SST of 120min. The ${\alpha}$-AlFeSi and ${\beta}$-AlFeSi phases including the eutectic phases were also found to exist in the ALDC12 alloy. The results of a microstructural observation and analyses by XRD, FE-SEM and EDS were in good agreement with the PANDAT results. The gravity-casted ALDC12 and ASC specimens showed the highest Y.S. and UTS values after aging for three hours at $180^{\circ}C$ after a SST at $500^{\circ}C$ for 30min. At longer solid-solution treatment times at $500^{\circ}C$ in the gravity-casted ALDC12 and ASC specimens, the elongations of the ASC alloys increased, whereas they decreased slightly in the ALDC12 alloys.

• 한국재료학회지
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• 제28권12호
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• pp.691-695
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• 2018

In this study, we investigate the recycling of aluminum-based metal matrix composites(AMCs) embedded with SiC particulates. The microstructure of the AMCs is characterized by X-ray diffraction and scanning electron microscopy. The possibility of recycling the composite scrap is attempted from the melted alloy and SiC particulates by re-melting, holding and solidification in crucibles. The recovery percentage of the matrix alloy is calculated after a number of holding times, 0, 5, 10, 15, 20, 25 and 30 minutes and for different particulate sizes and weight fractions in the Al matrix. The results show that the recovery percentage of the matrix alloy, as well as the time required for maximum recovery of the matrix, is dependent on the size and weight fraction of SiC particulates. In addition, the percentage recovery increases with particulate size but drops with the particulate fraction in the matrix. The time to reach maximum recovery falls rapidly with an increase in particulate size and fraction.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제9권3호
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• pp.1-6
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• 2002

A low temperature process technology of copper thin films has been developed by a chemical vapor deposition technology for multi-level metallzations in ULSI fabrication. The copper films were deposited on TiN/Si substrates in helium atmosphere with the substrate temperature between $130^{\circ}C$ and $250^{\circ}C$. In order to get more reliable metallizations, effects on the post-annealing treatment to the electrical properties of the copper films have been investigated. The Cu films were annealed at the $5 \times10^{-6}$ Torr vacuum condition and the electrical resistivity and the nano-structures were measured for the Cu films. The electrical resistivity of Cu films shown to be reduced by the post-annealing. The electrical resistivity of 2.0 $\mu \Omega \cdot \textrm{cm}$ was obtained for the sample deposited at the substrate temperature of $180^{\circ}C$ after vacuum annealed at $300^{\circ}C$. The resistivity variations of the films was not exactly matched with the size of the nano-structures of the copper grains, but more depended on the contamination of the copper films.

• 한국마이크로전자및패키징학회:학술대회논문집
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• 한국마이크로전자및패키징학회 2002년도 춘계 기술심포지움 논문집
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• pp.180-182
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• 2002

Copper thin films are prepared by a chemical vapor deposition technology for multi-level metallzations in ULSI fabrication. The copper films were deposited on TiN/Si substrates in helium atmosphere with the substrate temperature between $120^{\circ}C$ and $300^{\circ}C$. In order to get more reliable metallizations, effects on the post-annealing treatment to the electrical properties of the copper films have been investigated. The Cu films were annealed at the $5\times$10^{-6}$ Torr vacuum condition, and the electrical resistivity and the nano-structures were measured for the Cu films. The electrical resistivity of Cu films shown to be reduced by the post-annealing. The electrical resistivity of 2.2 $\mu$$\Omega$.cm was obtained for the sample deposited at the substrate temperature of $180^{\circ}C$ after vacuum annealed at $300^{\circ}C$. The resistivity variations of the films was not exactly matched with the size of the nato-structures of the copper grains, but more depended on the deposition temperature of the copper films.