• 한국재료학회지
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• 제26권9호
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• pp.486-492
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• 2016

Tungsten (W) thin film was deposited at $400^{\circ}C$ using pulsed chemical vapor deposition (pulsed CVD); film was then evaluated as a nucleation layer for W-plug deposition at the contact, with an ultrahigh aspect ratio of about 14~15 (top opening diameter: 240~250 nm, bottom diameter: 98~100 nm) for dynamic random access memory. The deposition stage of pulsed CVD has four steps resulting in one deposition cycle: (1) Reaction of $WF_6$ with $SiH_4$. (2) Inert gas purge. (3) $SiH_4$ exposure without $WF_6$ supply. (4) Inert gas purge while conventional CVD consists of the continuous reaction of $WF_6$ and $SiH_4$. The pulsed CVD-W film showed better conformality at contacts compared to that of conventional CVD-W nucleation layer. It was found that resistivities of films deposited by pulsed CVD were closely related with the phases formed and with the microstructure, as characterized by the grain size. A lower contact resistance was obtained by using pulsed CVD-W film as a nucleation layer compared to that of the conventional CVD-W nucleation layer, even though the former has a higher resistivity (${\sim}100{\mu}{\Omega}-cm$) than that of the latter (${\sim}25{\mu}{\Omega}-cm$). The plan-view scanning electron microscopy images after focused ion beam milling showed that the lower contact resistance of the pulsed CVD-W based W-plug fill scheme was mainly due to its better plug filling capability.

• 한국초전도ㆍ저온공학회논문지
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• 제9권1호
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• pp.18-21
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• 2007

Highly textured MgO template by ion-beam-assisted deposition(IBAD) was successfully fabricated using a continuous reel-to-reel(R2R) mode. To enlarge the deposition area, the previous IBAD system was modified into the system with 14-pass and five heating zone. Every processing step was carried out using this multi-turn IBAD system. The overall process consists of R2R electropolishing of a hastelloy C276 tape, deposition of $Al_2O_3$ diffusion barrier, $Y_2O_3$ seed layer, IBAD-MgO and homoepi-MgO layer. The IBAD-MgO templates were fabricated using the IBAD system with 216 cm-length deposition zone and 32 cm diameter ion source. The texture of MgO films developed during the IBAD process was monitored by in-situ reflection high energy electron diffraction(RHEED) to optimize the IBAD process. Recently, 100 m long IBAD-MgO tape with in-plane texture of $\Delta{\phi}<10^{\circ}$ was successfully fabricated using the modified IBAD system. In this report, the detailed deposition condition of getting a long length IBAD-MgO template with a good epitaxy is described.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.254-255
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• 2012

Interest in nano-crystalline silicon (nc-Si) thin films has been growing because of their favorable processing conditions for certain electronic devices. In particular, there has been an increase in the use of nc-Si thin films in photovoltaics for large solar cell panels and in thin film transistors for large flat panel displays. One of the most important material properties for these device applications is the macroscopic charge-carrier mobility. Hydrogenated amorphous silicon (a-Si:H) or nc-Si is a basic material in thin film transistors (TFTs). However, a-Si:H based devices have low carrier mobility and bias instability due to their metastable properties. The large number of trap sites and incomplete hydrogen passivation of a-Si:H film produce limited carrier transport. The basic electrical properties, including the carrier mobility and stability, of nc-Si TFTs might be superior to those of a-Si:H thin film. However, typical nc-Si thin films tend to have mobilities similar to a-Si films, although changes in the processing conditions can enhance the mobility. In polycrystalline silicon (poly-Si) thin films, the performance of the devices is strongly influenced by the boundaries between neighboring crystalline grains. These grain boundaries limit the conductance of macroscopic regions comprised of multiple grains. In much of the work on poly-Si thin films, it was shown that the performance of TFTs was largely determined by the number and location of the grain boundaries within the channel. Hence, efforts were made to reduce the total number of grain boundaries by increasing the average grain size. However, even a small number of grain boundaries can significantly reduce the macroscopic charge carrier mobility. The nano-crystalline or polymorphous-Si development for TFT and solar cells have been employed to compensate for disadvantage inherent to a-Si and micro-crystalline silicon (${\mu}$-Si). Recently, a novel process for deposition of nano-crystralline silicon (nc-Si) thin films at room temperature was developed using neutral beam assisted chemical vapor deposition (NBaCVD) with a neutral particle beam (NPB) source, which controls the energy of incident neutral particles in the range of 1~300 eV in order to enhance the atomic activation and crystalline of thin films at room temperature. In previous our experiments, we verified favorable properties of nc-Si thin films for certain electronic devices. During the formation of the nc-Si thin films by the NBaCVD with various process conditions, NPB energy directly controlled by the reflector bias and effectively increased crystal fraction (~80%) by uniformly distributed nc grains with 3~10 nm size. The more resent work on nc-Si thin film transistors (TFT) was done. We identified the performance of nc-Si TFT active channeal layers. The dependence of the performance of nc-Si TFT on the primary process parameters is explored. Raman, FT-IR and transmission electron microscope (TEM) were used to study the microstructures and the crystalline volume fraction of nc-Si films. The electric properties were investigated on Cr/SiO2/nc-Si metal-oxide-semiconductor (MOS) capacitors.

• 한국광학회지
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• 제13권2호
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• pp.105-112
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• 2002

전자총을 사용하여 증착한 보통(conventional) Nb$_2$O$_{5}$ 박막과 Ar 이온빔 보조 증착(ion beam assisted deposition, IBAD)한 Nb$_2$O$_{5}$ 박막의 광학적, 물리적 특성을 조사하여 IBAD의 효과에 대해 연구하였다. IBAD Nb$_2$O$_{5}$ 박막과 보통 Nb$_2$O$_{5}$ 박막의 진공-공기간 반사 스펙트럼과 박막 단면의 SEM 측정 결고, IBAD Nb$_2$O$_{5}$ 박막은 보통 박막에 비해 조밀한 박막으로 증착되었으며, 분광 광도계를 이용하여 포락선 방법으로 구한 IBAD Nb$_2$O$_{5}$ 박막의 평균 굴절률은 보통 Nb$_2$O$_{5}$ 박막 보다 증가하고, 소멸계수는 감소하였다. 이는 IBAD에 의한 이온빔 충격으로 Nb$_2$O$_{5}$ 박막의 미세구조가 변화하여 조밀도가 증가하였기 때문으로 판단된다. 주입 산소 양이 증가함에 따라 IBAD Nb$_2$O$_{5}$ 박막과 보통 Nb$_2$O$_{5}$ 박막의 평균 굴절률과 소멸계수는 모두 감소하는 경향을 보였으며, IBAD Nb$_2$O$_{5}$ 박막은 이온빔 전류 밀도가 증가함에 따라 평균 굴절률이 증가하였다. 보통 Nb$_2$O$_{5}$ 박막과 IBAD Nb$_2$O$_{5}$ 박막은 모두 불균일 굴절률을 나타냈으며, IBAD Nb$_2$O$_{5}$ 박막은 이온빔 전류 밀도가 증가할수록 굴절률의 불균일도는 증가하였다. 증착된 Nb$_2$O$_{5}$ 박막은 XRD 측정 결과 모두 비정질이었으며, IBAD에 의해 박막의 결정 구조는 변하지 않았다.

• 한국세라믹학회지
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• 제42권1호
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• pp.43-49
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• 2005

전자 범 물리적 증착법(Electron Beam Physical Vaper Deposition, EB-PVD)으로 알루미나 상용기판 위에 나노 크기의 YSZ입자를 포함하고 있는 층을 코팅하여 층상형 시스템을 제조하였으며, 이때 기판층의 온도를 600, 700, $800^{circ}C$로 변화시켜 증착되는 YSZ층이 서로 다른 미세구조가 형성되도록 제어하여, 코팅층 미세구조의 변화에 따른 인덴데이션 거동을 고찰하였다 인덴테이션 거동으로는 비커스 인덴테이션과 헤르찌안 인덴테이션으로 피라미드형 압자 혹은 초경 구를 압입하였으며 압입 하중 및 코링층 구조에 따른 경도와 인덴테이션 응력-변형률 곡선을 구하였고, 미세구조와 하중의 증가에 따른 손상 및 파괴거동을 고찰하였다. 기판층의 온도가 향상됨에 따라 증착된 입자의 크기가 보다 증가하고 각진 입자가 형성됨을 알 수 있었고, 서로 다른 미세구조가 인덴테이션 거동에 영향을 주어, $800^{circ}C$에서 증착된 YSZ/A12달 구조가 상대적으로 우수한 특성을 나타내었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제7권6호
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• pp.1047-1055
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• 2006

필드이온빔(FIB) 가공기를 써서 초고강도의 벌크다이아몬드를 가공하기 위해 이온 소오스의 종류와 가공 조건에 따른 나노급 미세 선폭의 최적조건을 알아보고 이에 근거한 2차원적인 텍스트의 가공과 3차원적인 박막요소의 가공을 시도하였다. 다이아몬드 기판과 실리콘 기판을 Ga과 $H_2O$ 소오스를 이용하는 FIB를 써서 30 kV 빔 전류를 10 pA $\sim$ 5 nA로 변화시키면서 패터닝하고 이때 각각 20 ${\mu}m$ 길이로 생성되는 선형 패턴의 선폭, 깊이, 에치속도, 에치형상, 깊이선폭비 (aspect ratio)를 확인하였다. 다이아몬드도 실리콘 기판과 마찬가지로 나노급 패턴의 형성이 가능하였다. $H_2O$ 소오스를 채용한 경우가 에치 깊이가 2배 정도 증가하였으며 동일한 가공 조건에서는 실리콘에 비해 다이아몬드의 에치 선폭이 감소는 경향이 있었다. 특히 다이아몬드는 절연성 때문에 차지가 축적되어 가공 중 이온빔이 불안정해지는 문제가 있었으나 차지 중화 모드를 이용하여 성공적으로 sub-100 nm급 선폭의 미세 가공이 가능하였다. 확인된 선폭가공 조건에 근거하여 2차원적으로 0.3carat의 보석용 다이아몬드의 거들부에 300여개의 글자를 FIB를 활용하여 선폭 240 nm정도로 명확히 기록하는 것이 가능하였다. $Ga^+$이온과 30 eV-30 pA로 조건에서 비교적 넓은 선폭과 Z축 depth 고정범위에서 많은 개인정보의 기록이 영구적으로 가능하였으며 전자현미경으로 재생이 가능하였다. 3차원적으로 두께 $1{\mu}m$의 박막요소를 FIB가공과 백금 용접으로 떼어낸 후 FIB가공으로 두께가 100 nm가 되도록 한 후 투과전자현미경을 이용하여 성분 분석을 하는 것이 성공적으로 수행될 수 있었다.

• 한국진공학회지
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• 제15권3호
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• pp.294-300
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• 2006

금속유기화학증착기 (metal-organic chemical vapor deposition)를 이용하여 분포귀환형 (distributed feed back) InP/InGaAs/InP 회절격자 구조를 제작하고 원자력간현미경 (atomic force microscopy)과 주사전자현미경 (scanning electron microscopy) 실험을 통해 표면 및 단면을 분석하였다. 그 위에 분자선증착기(molecular beam epitaxy)법을 이용하여 자발형성 (self-assembled) InAs/InAlGaAs 양자점 (quantum dot)을 성장하고, 광학적 특성을 온도변화 광여기 발광 (photoluminescence)으로 회절격자 구조 없이 성장한 양자점 시료와 비교 분석하였다. 회절격자의 간격 대비 폭의 비가 약 30%인 InP/InGaAs/InP 회절격자가 제작되었으며, 그 위에 성장된 양자점의 경우 상온 파장이 1605 nm에서 PL이 관찰되었다. 이는 회절격자 없이 같은 조건에서 성장된 시료의 상온 파장인 1587 nm 보다 장파장에서 발광하였으며, 회절격자의 영향으로 양자점 크기가 변하였음을 조사하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.303-303
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• 2012

X-선 반사율 측정법(XRR)은 비파괴적인 측정방법으로 수 nm의 두께를 정밀하게 측정할 수 있는 장점으로 반도체 산업현장에서 많은 관심과 연구가 이루어지고 있다. 이러한 XRR의 두께 측정 정밀도를 향상시키고 부정확한 결과를 방지하기 위하여 측정기기를 검증하고 보정할 수 있는 두께 표준물질을 필요로 하고 있다. 본 연구에서는 IBSD (ion beam sputtering deposition)와 ALD (atomic layer deposition)를 이용하여 5 nm, 10 nm의 $HfO_2$ 박막을 제작하고, XRR용 두께 표준물질로 응용할 수 있는지를 살펴보았다. 먼저 두께표준물질로 제작하기 위해서는 박막과 기판이 안정한 상태를 유지해야 한다. 이에 박막은 공기 중 노출에 의한 산화로 박막의 두께가 변할 수 있는 금속박막 대신에 공기 중에서도 안정한 산화물 박막인 $HfO_2$ 박막을 사용하고 기판은 Si wafer를 thermal공기 중에서도 안정한 산화물 박막인 $HfO_2$ 박막을 사용하고 기판은 Si wafer를 therma oxidation법을 이용하여 $1{\mu}m$ 두께로 제작한 비정질 $SiO_2$ 기판을 사용했다. 제작된 시료의 특성평가를 위해 XRR (X-ray reflectometer) 측정을 통해 두께, 거칠기 및 밀도를 확인하였고, TEM (transmission electron microscope)으로 두께 측정을 하여 XRR로 얻은 두께결과와 비교하였다. 측정결과를 확인하였을 때 두 증착 방법 중 ALD를 이용하여 제작한 시편에서는 박막과 기판사이의 interface가 sharp하여 반사율 곡선의 진폭이 크게 잘 나타났고 fitting 결과도 우수하여 IBSD로 증착한 시편보다 두께 표준물질로 응용하기에 더 적합하였다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2009년도 추계학술발표대회
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• pp.50.2-50.2
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• 2009

ZnO 는 상온에서 3.37eV의 넓은 밴드갭과 60 meV의 엑시톤 결합에너지를 가지는 직접형 반도체로서 높은 투과성, 저가의 재료비, 비독성, 친환경적인 재료로서 발광다이오드, 디스플레이 응용분야 등 많은 부분에서 관심을 받고 있다. 유리 기판은무겁고 쉽게 깨지는 특성에도 불구하고 디스플레이 응용분야에서 폭넓게 사용되고 있으나 많은 연구자들은 이러한 문제점들을 해결하기 위해 플렉서블 기판위에서의 ZnO 성장 연구를 진행하고 있다 ZnO를 성장시키는 방법에는 molecular beam epitaxy (MEB), chemical vapordeposition (CVD), 그리고 atomic layer deposition (ALD)등많은 방법들이 있다. 이 연구에서 우리는 플렉서블기판의 플라즈마 전처리에 따른 ZnO의 구조적 그리고 광학적 특성에 대해 연구하였다. ZnO는 ALD 방법에 의해 성장되었고 반응물로는 temperature controlled bath 속에서 $10^{\circ}C$와 $30^{\circ}C$로 각각 온도를 유지시킨 diethylzinc (DEZn)과 distilled water ($H_2O$)를 사용하였다. 성장된 ZnO의 표면 morphology는atomic force microscope (AFM) 과 scanning electron microscope (SEM)으로 측정하였고, 광학적, 구조적특성은 Photoluminescence (PL)와 X-ray diffraction (XRD) 방법으로 각각으로 측정 되었다.

• 한국표면공학회지
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• 제31권6호
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• pp.345-358
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• 1998

The evolution of surface roughness and morphology in epitaxial Si and $Si_{0.7}Ge{0.3}$ alloys grown by UHV opm-beam sputter deposition onto nominally-singular, [100]-, and [110]-mi-scut Si(001) was investigated by stomic force microscopy and trasmission electron microscopy. The evolution of surface roughness of epitaxial Si films grown at $300^{\circ}C$ is inconsistent with conventional scaling and hyperscaling laws for kineti roughening. Unstable growth leading to the formation of mounds separated by a well-defined length scale is observed on all substrates. Contraty to previous high-temperature growth results, the presence of steps during deposition at $300^{\circ}C$ increases the tendency toward unstable growth resulting in a much earlier development of mound structures and larger surface roughnesses on vicival substrates. Strain-induced surface roughening was found to dominate in $Si_{0.7}Ge{0.3}$ alloys grown on singular Si(001) substrates at $T_S\ge450^{\circ}C$ where the coherent islands are prererentially bounded along <100> directions and eshibt {105} facetting. Increasing the film thickness above critical values for strain relaxation leads to island coalescence and surface smoothening. At very low growth temperatures ($T_s\le 250^{\circ}C$), film surfaces roughen kinetically, due to limited adatom diffusiviry, but at far lower rates than in the higher-temperature strain-induced regime. There is an intermediate growth temperature range, however, over which alloy film surfaces remain extremely smooth even at thicknesses near critical values for strain relaxation.