• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.4 no.S1
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• pp.196-201
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• 1995

새로운 증착방법인 UHV-ECRCVD를 이용하여 기판온도 $440^{\circ}C$의 저온에서 격자이온이 일어나지 않고 완벽한 정합상태를 유지하고 있는 무전위 SiGe 에피박막을 성장시켰다. 박막의 두께는 기계적 평형이론(mechanical equilibrium theory)인 Mattews-Blakeslee 임계두께를 초과하였으며, 따라서 본 연구에서 사용하는 낮은 기판온도에 의해 격자이완이 억제되고 있음을 알았다. 한편 성장시에 가해주는 GeH4의 유량이 증가함에 따라 박막내에 GeH4으로부터 생성된 무거운 ion의 기판입사량이 증가하여 격자손상(lattice damage)에 의한 결함이 증가하므로 높은 Ge 함량을 갖는 무전위 SiGe 에피박막을 얻을 수 없었다. 그러나 전체압력을 증가시켜서 에피층을 성장시키면 격자손상에 의한 결함은 생성되지 않았으며, 따라서 전체압력을 증가시키면 높은 Gegkafid을 갖는 무전위 SiGe 에피박막을 성장시킬 수 있을 것이라고 생각된다. 이것은 전체압력 증가로 인해 ECR 플라즈마 안의 전자온도가 감소하여 성장을 주도하는 활성종(reactive species)이 ion에서 radical 로 바뀌기 때문이라고 추정하였다. 본 연구에서는 박막의 Ge 함량이 증가함에 따라 에피층의 성장속도가 증가하는 현상을 관찰하였다. 따라서 ECR 플라즈마를 사용하는 본 연구에서도 표면에서의 수소탈착이 성장속도결정단계임을 알 수 있었다. 한편 인입률(incorporation ratio)은 1에 근접하였으며, 이것은 플라즈마에 의한 원료기체의 분해과정이 thermal CVD와는 달리 무차별적으므로 SiH4과 GeH4의 분해효율이 크게 다르지 않기 때문이라고 추정하였다.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.27 no.6
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• pp.295-300
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• 2017

Aluminum-oxide($Al_2O_3$) thin films were deposited by electron cyclotron resonance plasma-enhanced atomic layer deposition at room temperature using trimethylaluminum(TMA) as the Al source and $O_2$ plasma as the oxidant. In order to compare our results with those obtained using the conventional thermal ALD method, $Al_2O_3$ films were also deposited with TMA and $H_2O$ as reactants at $280^{\circ}C$. The chemical composition and microstructure of the as-deposited $Al_2O_3$ films were characterized by X-ray diffraction(XRD), X-ray photo-electric spectroscopy(XPS), atomic force microscopy(AFM) and transmission electron microscopy(TEM). Optical properties of the $Al_2O_3$ films were characterized using UV-vis and ellipsometry measurements. Electrical properties were characterized by capacitance-frequency and current-voltage measurements. Using the ECR method, a growth rate of 0.18 nm/cycle was achieved, which is much higher than the growth rate of 0.14 nm/cycle obtained using thermal ALD. Excellent dielectric and insulating properties were demonstrated for both $Al_2O_3$ films.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.253-253
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• 2012

Low temperature SiOx film process has being required for both silicon and oxide (IGZO) based low temperature thin film transistor (TFT) for application of flexible display. In recent decades, from low density and high pressure such as capacitively coupled plasma (CCP) type plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) to the high density plasma and low pressure such as inductively coupled plasma (ICP) and electron cyclotron resonance (ECR) have been used to researching to obtain high quality silicon oxide (SiOx) thin film at low temperature. However, these plasma deposition devices have limitation of controllability of process condition because process parameters of plasma deposition such as RF power, working pressure and gas ratio influence each other on plasma conditions which non-leanly influence depositing thin film. In compared to these plasma deposition devices, neutral beam assisted chemical vapor deposition (NBaCVD) has advantage of independence of control parameters. The energy of neutral beam (NB) can be controlled independently of other process conditions. In this manner, we obtained NB dependent high crystallized intrinsic and doped silicon thin film at low temperature in our another papers. We examine the properties of the low temperature processed silicon oxide thin films which are fabricated by the NBaCVD. NBaCVD deposition system consists of the internal inductively coupled plasma (ICP) antenna and the reflector. Internal ICP antenna generates high density plasma and reflector generates NB by auger recombination of ions at the surface of metal reflector. During deposition of silicon oxide thin film by using the NBaCVD process with a tungsten reflector, the energetic Neutral Beam (NB) that controlled by the reflector bias believed to help surface reaction. Electrical and structural properties of the silicon oxide are changed by the reflector bias, effectively. We measured the breakdown field and structure property of the Si oxide thin film by analysis of I-V, C-V and FTIR measurement.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 1995.11a
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• pp.326-328
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• 1995

SiC buffer layers were grown on Si(100) substrates by ultra-high-vacuum electron cryclotron resonance plasma (UHV ECR plasma) from $CH_4/H_2$ mixture at 700$^{\circ}C$. The electron densities and temperature were measured by single probe. The axial plasma potentials measured by emissive probe had the double layer structure at positive substrate bias. Piranha cleaning was carried out as ex-situ wet cleaning. Clean and smooth silicon surface were prepared by in-situ hydrogen plasma cleaning at 540$^{\circ}C$. A short exposure to hydrogen plasma transforms the Si surface from 1$\times$1 to 2$\times$1 reconstruction. It was monitored by reflection high energy electron diffraction (RHEED). The defect densities were analysed by the dilute Schimmel etching. The results showed that the substrate bias is important factor in hydrogen plasma cleaning. The low base pressure ($5\times10^{-10}$ torr) restrains the $SiO_2$ growth on silicon surface. The grown layers showed different characteristics at various substrate bias. RHEED and K-ray Photoelectron spectroscopy study showed that grown layer was SiC.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.7 no.3
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• pp.167-272
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• 1998

The fluorine doped silicon oxide (SiOF) intermetal dielectric (IMD) films havc been of interest due to their lower dielectric constant and compatibility with existing process tools. However, instability issues related to hond and increasing dielectric constant due to water absorption when the SiOF film was exposured to atmospheric ambient. Therefore, the purpose nf this research is to study the effect of post oxygen plasma treatment on the resistance of nioisture absorption and reliability of SiOF film. Improvement of moisture ahsorption resistance of SiOF film is due to the forming of thin $SiO_2$ layer at the SiOF film surface. It is thought that the main effect of the improvement of moisture absorption resistance was densification of the top layer and reduction in the numher of Si-F honds that tend to associate with OH honds. However, the dielectric constant was inucased when plasma treatment time is above 5 min. In this study, therefore, it is thought that the proper plasma treatment time is 3 min when plasma treatment condition is 700 W of microwave power, 3 mTorr of process pressure and $300^{\circ}C$ of substrate temperature.

• Proceedings of the Korea Association of Crystal Growth Conference
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• 1996.06a
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• pp.422-448
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• 1996

Low-temperature epitaxial growth of Si and SiGe layers of Si is one of the important processes for the fabrication of the high-speed Si-based heterostructure devices such as heterojunction bipolar transistors. Low-temperature growth ensures the abrupt compositional and doping concentration profiles for future novel devices. Especially in SiGe epitaxy, low-temperature growth is a prerequisite for two-dimensional growth mode for the growth of thin, uniform layers. UHV-ECRCVD is a new growth technique for Si and SiGe epilayers and it is possible to grow epilayers at even lower temperatures than conventional CVD's. SiH and GeH and dopant gases are dissociated by an ECR plasma in an ultrahigh vacuum growth chamber. In situ hydrogen plasma cleaning of the Si native oxide before the epitaxial growth is successfully developed in UHV-ECRCVD. Structural quality of the epilayers are examined by reflection high energy electron diffraction, transmission electron microscopy, Nomarski microscope and atomic force microscope. Device-quality Si and SiGe epilayers are successfully grown at temperatures lower than 600℃ after proper optimization of process parameters such as temperature, total pressure, partial pressures of input gases, plasma power, and substrate dc bias. Dopant incorporation and activation for B in Si and SiGe are studied by secondary ion mass spectrometry and spreading resistance profilometry. Silicon p-n homojunction diodes are fabricated from in situ doped Si layers. I-V characteristics of the diodes shows that the ideality factor is 1.2, implying that the low-temperature silicon epilayers grown by UHV-ECRCVD is truly of device-quality.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.81-81
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• 2010

유리기판위에 큰 결정입자를 갖는 실리콘 (폴리 실리콘) 박막을 제조하는 것은 가격저가화 및 대면적화 측면 같은 산업화의 높은 잠재성을 가지고 있기 때문에 그동안 많은 관심을 가지고 연구되어 오고 있다. 다양한 방법을 이용하여 다결정 실리콘 박막을 만들기 위해 노력해 오고 있으며, 태양전지에 응용하기 위하여 연속적이면서 10um이상의 큰 입자를 갖는 다결정 실리콘 씨앗층이 필요하며, 고속증착을 위해서는 (100)의 결정성장방향 등 다양한 조건이 제시될 수 있다. 다결정 실리콘 흡수층의 품질은 고품질의 다결정 실리콘 씨앗층에서 얻어질 수 있다. 이러한 다결정 실리콘의 에피막 성장을 위해서는 유리기판의 연화점이 저압 화학기상증착법 및 아크 플라즈마 등과 같은 고온기반의 공정 적용의 어려움이 있기 때문에 제약 사항으로 항상 문제가 제기되고 있다. 이러한 관점에서 볼때 유리기판위에 에피막을 성장시키는 방법으로 많지 않은 방법들이 사용될 수 있는데 전자 공명 화학기상증착법(ECR-CVD), 이온빔 증착법(IBAD), 레이저 결정화법(LC) 및 펄스 자석 스퍼터링법 등이 에피 실리콘 성장을 위해 제안되는 대표적인 방법으로 볼 수 있다. 이중에서 효율적인 관점에서 볼때 IBAD는 산업화측면에서 좀더 많은 이점을 가지고 있으나, 박막을 형성하는 과정에서 큰 에너지 및 이온크기의 빔 사이즈 등으로 인한 표면으로의 damages가 일어날 수 있어 쉽지 않는 방법이 될 수 있다. 여기에서는 이러한 damage를 획기적으로 줄이면서 저온에서 결정화 시킬 수 있는 cold annealing법을 소개하고자 한다. 이온빔에 비해서 전자빔의 에너지와 크기는 그리드 형태의 렌즈를 통해 전체면적에 조사하는 것을 쉽게 제어할 수 있으며 이러한 전자빔의 생성은 금속 필라멘트의 열전자가 아닌 Ar플라즈마에서 전자의 분리를 통해 발생된다. 유리기판위에 흡수층 제조연구를 위해 DC 및 RF 스퍼터링법을 이용한 비정질실리콘의 박막에 대하여 두께별에 따른 밴드갭, 캐리어농도 등의 변화에 대하여 조사한다. 최적의 조건에서 비정질 실리콘을 2um이하로 증착을 한 후, 전자빔 조사를 위해 1.4~3.2keV의 다양한 에너지세기 및 조사시간을 변수로 하여 실험진행을 한 후 단면의 이미지 및 결정화 정도에 대한 관찰을 위해 SEM과 TEM을 이용하고, 라만, XRD를 이용하여 결정화 정도를 조사한다. 또한 Hall효과 측정시스템을 이용하여 캐리어농도, 이동도 등을 각 변수별로 전기적 특성변화에 대하여 분석한다. 또한, 태양전지용 흡수층으로 응용을 위하여 dark전도도 및 photo전도도를 측정하여 광감도에 대한 결과가 포함된다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.80-80
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• 2010

유리기판위에 큰 결정입자를 갖는 실리콘 (폴리 실리콘) 박막을 제조하는 것은 가격저가화 및 대면적화 측면 같은 산업화의 높은 잠재성을 가지고 있기 때문에 그동안 많은 관심을 가지고 연구되어 오고 있다. 다양한 방법을 이용하여 다결정 실리콘 박막을 만들기 위해 노력해 오고 있으며, 태양전지에 응용하기 위하여 연속적이면서 10um이상의 큰 입자를 갖는 다결정 실리콘 씨앗층이 필요하며, 고속증착을 위해서는 (100)의 결정성장방향 등 다양한 조건이 제시될 수 있다. 다결정 실리콘 흡수층의 품질은 고품질의 다결정 실리콘 씨앗층에서 얻어질 수 있다. 이러한 다결정 실리콘의 에피막 성장을 위해서는 유리기판의 연화점이 저압 화학기상증착법 및 아크 플라즈마 등과 같은 고온기반의 공정 적용의 어려움이 있기 때문에 제약 사항으로 항상 문제가 제기되고 있다. 이러한 관점에서 볼때 유리기판위에 에피막을 성장시키는 방법으로 많지 않은 방법들이 사용될 수 있는데 전자 공명 화학기상증착법(ECR-CVD), 이온빔 증착법(IBAD), 레이저 결정화법(LC) 및 펄스 자석 스퍼터링법 등이 에피 실리콘 성장을 위해 제안되는 대표적인 방법으로 볼 수 있다. 이중에서 효율적인 관점에서 볼때 IBAD는 산업화측면에서 좀더 많은 이점을 가지고 있으나, 박막을 형성하는 과정에서 큰 에너지 및 이온크기의 빔 사이즈 등으로 인한 표면으로의 damages가 일어날 수 있어 쉽지 않는 방법이 될 수 있다. 여기에서는 이러한 damage를 획기적으로 줄이면서 저온에서 결정화 시킬 수 있는 cold annealing법을 소개하고자 한다. 이온빔에 비해서 전자빔의 에너지와 크기는 그리드 형태의 렌즈를 통해 전체면적에 조사하는 것을 쉽게 제어할 수 있으며 이러한 전자빔의 생성은 금속 필라멘트의 열전자가 아닌 Ar플라즈마에서 전자의 분리를 통해 발생된다. 유리기판위에 다결정 실리콘 씨앗층을 제조하기 위하여 전자빔을 조사하는 방법과 Al을 이용한 씨앗층 제조법이 비교되어 공정 수행이 이루어진다. 우선, 전자빔 조사를 위해 DC 및 RF 스퍼터링법을 이용하여 ${\sim}10^{20}cm^{-3}$이상의 농도를 갖는 $p^+^+$ 비정질 실리콘 박막을 제조한다. Al의 증착은 DC 스퍼터링법을 이용하여 제조하고 그 두께는 실리콘 박막의 두께와 동일한 조건(350nm)으로 제조한다. 제조된 샘플은 E-beam gun이 달린 챔버로 이동하여 1.4keV의 세기를 가지고 각각 10, 20, 50, 100초를 조사한 후 단면의 이미지를 SEM으로, 결정화 정도를 Raman으로, 결정화 방향 등에 대한 조사를 XRD로 분석 측정한다. 그리고 Hall effect를 통해 전자빔의 조사 전후의 캐리어 농도, 이동도 및 비저항 등에 대한 조사가 이루어진다. 동시에 Al을 촉매로 한 layer교환에 대하여 마찬가지로 분석을 통하여 최종적으로 비교분석이 이루어 진다. 전자빔을 조사한 샘플에 대하여 빠른 시간 및 캐리어농도 제어 등의 우수성이 보이며, 특히 ~98%이상의 결정화율을 보일 것으로 예상된다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.7 no.3
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• pp.267-267
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• 1998

The fluorine doped silicon oxide (SiOF) intermetal dielectric (IMD) films have been of interest due to their lower dielectric constant and compatibility with existing process tools. However instability issues related to bond and increasing dielectric constant to water absorption when the SiOF films was exposured to atmospheric ambient. Therefore, the purpose of this research is to study the effect of post oxygen plasma treatment on the resistance of moisture absorption and reliability of SiOF film. Improvement of moisture absorption resistance of SiOF film is due to the forming of thin SiO₂layer at the SiOF film surface. It is thought that the main effect of the improvement of moisture absorption resistance was densification of the top layer and reduction in the number of Si-F bonds that tend to associate with OH bonds. However, the dielectric constant was increased when plasma treatment time is above 5 min. In this study, therefore, it is thought that the proper plasma treatment time is 3 min when plasma treatment condition is 700 W of microwave power, 3 mTorr of process pressure and 300℃ of substrate temperature.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.10 no.4
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• pp.282-289
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• 2000

$PbTiO_3$ films were fabricated by electron cyclotron resonance plasma enhanced chemical vapor deposition(ECR-PECVD). Deposition characteristics of $PbTiO_3$films on $RuO_2$ and Pt substrates were investigated with varying the flow rate of metalorganic source and substrate temperature. The residence time of Pb-oxide molecules in much longer on $RuO_2$ than on Pt substrate, while the perovskite nucleation is more difficult on $RuO_2$ than on Pt substrate. Therefore, the process conditions to obtain the single perovskite $PbTiO_3$ phase are more restricted on $RuO_2$ than on Pt substrates. An introduction of Ti-oxide seed layer increases perovskite nucleation density and thus enlarges the process window to obtain the single perovkite phase. The introduction of Ti-oxide seed layer make the PZT film that Ti-components of $PbTiO_3$ are partially substituted with Zr atoms have single perovskite phase for the wide range of Zr/(Zr+Ti) concentration ratios.