• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.175.2-175.2
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• 2015

이 연구는 nano-indenter를 중심으로 박막의 nano-electrotribology 분석 연구로 Hafnium Nitride (HfN) 박막의 열처리 시 열적안정성에 대한 연구를 진행하였다. HfN 박막은 Copper (Cu)와 Silicon (Si)의 계면 확산방지막으로 사용될 수 있는 박막으로 현재 많은 연구소에서 다양한 연구가 진행되고 있다. HfN 박막은 Si (100)기판 위에 rf magnetron sputter로 증착되었다. 증착 시 Ar, $N_2$ 가스유량을 총 40 sccm 사용하였고 증착 후 HfN 박막을 질소분위기 furnace에서 500, $700^{\circ}C$로 각각 30분 동안 열처리 하였다. 열처리 전 후의 시료를 nano-indenter를 이용하여 nano-electrotribology 분석을 실시하였다. Nano-indenter 측정결과 열처리 전 HfN 박막 시료의 표면강도는 39.68 GPa였고 500oC 열처리 후 31.31 GPa로 감소하였다. 그러나 $700^{\circ}C$ 열처리 시 표면강도가 37.89 GPa로 다시 증가하였다. 탄성계수 측정결과도 이와 같은 경향을 나타내었는데, $500^{\circ}C$ 열처리 전 후 탄성계수가 258.99 GPa에서 201.88 GPa로 감소하였고 $700^{\circ}C$ 열처리 시 247.55 GPa로 다시 증가하였다. 이는 $500^{\circ}C$ 열처리하였을 때 박막 내에 흡착되었던 $N_2$ 가스가 빠져나가며 tensile stress가 발생하여 박막의 표면강도 감소를 유발했고 $700^{\circ}C$ 열처리 시 다시 박막 표면이 안정화되었기 때문으로 생각된다. 이를 통해 열처리 온도 변화에 의한 질소효과가 나타나 HfN 박막 표면의 물성이 달라지는 것을 확인하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.354.2-354.2
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• 2014

최근 반도체 산업의 발전에 따라 반도체 소자 내 배선재료로 사용되던 Aluminium (Al)의 대체물로 Copper (Cu)가 사용되고 있다. Cu는 Al보다 우수한 전도성과 비용이 저렴하다는 장점이 있으나 반도체 기판과의 확산으로 이를 해결해야만 하는 문제점이 있다. 이는 Si와 Cu사이에 확산방지막을 사용하여 해결할 수 있는데 Hafnium Nitride (HfN) 박막은 다른 물질과 비교해 고온에서의 안정성과 낮은 비저항을 가지고 있어 주목을 받고 있다. 본 연구에서는 rf magnetron sputter 방법으로 박막 증착 시에 인가하는 rf power가 박막의 표면 특성에 어떠한 영향을 미치는지 nano-indenter를 사용해 surface hardness와 elastic modulus의 변화를 중심으로 알아보았다. 시료는 rf magnetron sputter로 증착 시 인가하는 plasma power를 60W와 80W로 달리하여 증착하였다. 증착가스는 Ar과 $N_2$를 조절하여 사용하였고 총 유량을 40 sccm 으로 고정하였으며, 이 때 압력은 3mTorr로 유지하였다. 실험결과 plasma power를 80W로 인가하여 증착한 시료의 surface hardness (18.48 GPa)가 60W로 증착한 시료의 surface hardness (12.03 GPa)보다 큰 값을 나타내었다. 이와 마찬가지로 80W로 증착한 시료의 elastic modulus(187.16 GPa)도 60W로 증착한 시료의 탄성계수 (141.15 GPa)보다 큰 값을 나타내었다. 이는 증착 시 인가하는 plasma power의 크기가 증가하면 박막표면에 compressive stress가 생성되어 박막의 surface hardness와 elastic modulus가 상대적으로 높게 측정되는 것으로 생각된다.

• 대한금속재료학회지
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• 제49권3호
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• pp.203-210
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• 2011

Bake hardening steels have to resist strain aging to prevent the yield strength increment and stretcher strain during press process and to enhance the bake hardenability during baking process after painting. The bake hardening steels need to control the solute carbon and the solute nitrogen to improve the bake hardenability. Ti and/or Nb alloying for nitride and carbide precipitation and low carbon content below 0.003% are used to solve strain aging and formability problem for automotive materials. However, in the present study, the effect of micro-precipitation of copper sulfide on the bake hardenability and fatigue properties of extremely low carbon steel has been investigated. The bake hardenability of Cu-alloyed bake hardening (Cu-BH) steel was slightly higher (5 MPa) than that of Nb-alloyed bake hardening (Nb-BH) steel, but the fatigue limit of Cu-BH steel was far higher (45 MPa) than that of Nb-BH steel. All samples showed the ductile fracture behavior and some samples revealed distinct fatigue stages, such as crack initiation, stable crack growth and unstable crack growth.

• 한국정밀공학회지
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• 제20권11호
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• pp.55-63
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• 2003

In this study, an experimental research of grinding characteristics using super-abrasives for surface carburized and heat treated SCM415 materials, which were usually used to make a linear motion guide block and were comparatively hard-to-machine materials, was carried out. In order to conduct a high efficiency and a accuracy grinding of such materials, grinding processes using CBN (Cubic boron nitride) and 38P grinding wheels have been attempted on a surface grinding machine. The grindability according to each grinding conditions was evaluated by means of a grinding force, a surface roughness and a residual stress. The experimental methods and results were presented in this paper. And also, from a proposed truing method the CBN wheels that combined a copper and a break truer gave a full scope to the wheel's performance.

• 한국공작기계학회:학술대회논문집
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• 한국공작기계학회 1998년도 추계학술대회 논문집
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• pp.248-253
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• 1998

Recently, the uses of Ceramic/metal bonded joints, resin/metal joints, adhesive joints, composite materials which are composed of dissimiliar materials have increased in various industry fields. Since the ceramic/metal bonded joints material is made at a high temperature, residual stress distributions due to differences in material properties were investigated by varying material parameters. The two dimensional finite element analysis was performed to study residual stress distribution in Si3N4/SM45C bonded joint with a copper interlayer between the silicon nitride(Si3N4) and the structural carbon steel(SM45C) and 4-point bending tests were carried out under room temperature. Fracture surface and crack propagation path were observed using scanning electron microscope and characteristics of its fracture was discussed.

• Current Applied Physics
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• 제18권11호
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• pp.1306-1312
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• 2018

The Mn-doped copper nitride ($Cu_3N$) films with Mn concentration of 2.0 at. % have high crystallinity and uniform surface morphology. We found that the as-synthesized Mn-doped $Cu_3N$ films show suitable optical absorption in the visible region and the band gap is ~1.48 eV. A simple photodetector based on Mn doped $Cu_3N$ films was firstly fabricated via magnetron sputtering method. The fabricated device with doping of Mn demonstrated high photocurrent response and fast response shorter than 0.1 s both for rise and decay time superior to the pure $Cu_3N$. Furthermore, the energy levels of Mn-doped Cu3N matched well with ITO and Ag electrode. The excellent photoelectric properties reflect a good balance between sensitivities and response rate. Our investigation reveals the excellent potential of Mn-doped $Cu_3N$ films for application of photodetectors.

• 한국세라믹학회지
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• 제56권1호
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• pp.104-110
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• 2019

The low-temperature sintering behavior of AlN was investigated through a conventional method. $CaF_2$, CuO and Cu were selected as additives based on their low melting points. When sintered at $1600^{\circ}C$ for 8 h in $N_2$ atmosphere, a sample density > 98% was obtained. The X-ray data indicated that eutectic reactions below $1200^{\circ}C$ were found. Therefore, the current systems have lower liquid formation temperatures than other systems. The liquid phase showed high dihedral angles at triple grain junctions, indicating that the liquid had poor wettability on the grain surfaces. Eventually, the liquid was likely to vaporize due to the unfavorable wetting condition. As a result, a microstructure with clean grain boundaries was obtained, resulting in higher contiguity between grains. From EDS analysis, oxygen impurity seems to be well removed in AlN lattice. Therefore, it is believed that the current systems are beneficial for reducing sintering temperature and improving oxygen removal.

• 한국진공학회지
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• 제6권4호
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• pp.314-320
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• 1997

XPS를 이용하여 공기 중에 노출된 TiN박막과 상온 증착된 Cu사이의 계면에서의 화학적 반응과 전자 구조적인 변화를 조사하였다. Ti(2p), O(1s), N(1s), Cu(2p) core-level과 Cu LMM Auger line의 spectrum을 보면, Cu의 증착두께가 증가하여도 peak의 위치 뿐만 아니라 line shape이 전혀 변화하지 않는다. 그리고 XPS에 의한 valence bands를 보아도 전 혀 변화가 없다. 이것은 공기 중에 노출된 TiN박막과 Cu사이의 계면에서 Cu화합물의 어떠 한 형태도 존재하지 않을 뿐만 아니라 전자 구조적인 면에서도 전혀 변화가 없음을 의미한 다. 계면에서 Cu가 화학적 반응을 일으키지 않는 것은 계면접합력을 나쁘게 하는 요인이 된 다. 우리는 계면에서의 화학 반응 또는 전자구조의 변화에 대한 연구를 통하여 Cu와 TiN박 막의 계면접합력을 이해할 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.145-145
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• 2012

반도체 집적회로의 집적도가 증가함에 따라 RC delay가 증가하며, 금속 배선의 spiking, electromigration 등의 문제로 인해 기존의 알루미늄 금속을 대체하기 위하여 구리를 배선재료로 사용하게 되었다. 하지만 구리는 실리콘 및 산화물 내에서 매우 빠른 확산도를 가지고 있으므로, 구리의 확산을 막아 줄 확산방지막이 필요로 하다. 이러한 확산방지막의 증착은, 소자의 크기가 작아짐에 따라 via/contact과 같은 고단차 구조에도 적용이 가능하도록 기존의 sputtering 증착 방법에서 이를 개선한 collimated sputter, long-throw sputter, ion-metal plasma 등의 방법으로 물리적인 증착법이 지속되어 왔지만, 근본적인 증착방법을 바꾸지 않는 한 한계에 도달하게 될 것이다. 원자층 증착법(ALD)은 CVD 증착법의 하나로, 소스와 반응물질을 주입하는 시간을 분리함으로써 증착하고자 하는 표면에서의 반응을 유도하여 원자층 단위로 원하는 박막을 얻을 수 있는 증착방법이다. 이를 이용하여 물리적 증기 증착법(PVD)보다 우수한 단차피복성과 함께 정교하게 증착두께를 컨트롤을 할 수 있다. 본 연구에서는 이러한 원자층 증착법을 이용하여 구리 배선을 위한 확산방지막으로 텅스텐질화막을 형성하였다. 텅스텐 질화막을 형성하기 위하여 금속-유기물 전구체와 함께 할라이드 계열인 WF6를 텅스텐 소스로 이용하였으며, 이에 대한 원자층 증착방법으로 이루어진 박막의 물성을 비교 평가하여 분석하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.300-300
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• 2011

알루미늄을 이용한 배선은 반도체 소자가 초집적화와 초소고속화 됨에 따라, 피로현상과 지연시간 등 배선으로서의 많은 문제점을 가지고 있어, 차세대 배선 재료로서 전기적인 특성 등이 우수한 구리에 대한 연구가 많이 진행되고 있다. 하지만, 구리는 낮은 온도에서 확산이 잘되어 배선 층간의 절연에 문제점을 야기 시킨다. 따라서, 구리를 배선에 적용하여 신뢰성 있는 제품을 만들기 위해서는 확산방지막이 필요하다. 확산방지막은 집적화와 더불어 배선의 두께가 줄어 듦에 따라 소자의 특성에 영향을 미치지 않는 범위 내에서 저항은 낮고, 두께는 얇아야 하며, 높은 종횡비를 갖는 구조에서도 균일한 박막을 형성하여야 하므로, 원자층 증착공정을 이용한 연구가 주를 이루고 있다. 텅스텐 질화막을 이용한 확산방지막은 WF6 전구체를 이용한 보고가 많지만, 높은 증착 온도와 부산물로 인한 부식가능성 이라는 문제점을 안고 있다. 따라서 본 연구에서는, 기존의 할라이드 계열을 이용한 원자층 증착공정의 단점을 보완하기 위하여, 아마이드 계열의 전구체를 사용하여 텅스텐 질화막을 형성하였으며, 이를 통해 공정온도를 낮출 수 있었다.