• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2003년도 추계학술발표강연 및 논문개요집
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• pp.62-62
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• 2003

금속-실리콘간 화합물인 실리사이드 중에서, 코발트다이실리사이드(CoSi$_2$)는 비저항이 낮고 선폭이 좁아짐에 따라 면저항이 급격히 증가하는 선폭의존성이 없으며 화학적으로 안정한 재료로 현재 널리 이용되고 있는 재료이다. 또한, 실리콘 (100) 기판과 에피택셜하게 성장한 CoSi$_2$는 우수한 열안정성 과 낮은 juction leakage의 특성을 가지며, shallow junction 형성을 가능하게 하는 많은 장점을 가지고 있어 각광받고 있다. 그러나 순수한 Co의 증착 후속 열처리에 의해 형성된 CoSi$_2$는 (110), (111), (221)등의 다양한 결정방위를 가지게 되어 에피택셜 하게 형성되기 어렵다. 현재까지 Ti, Ta, Zr과 화학 산화막 등의 확산 방지막을 이용하여 에피 택셜하게 성장시키는 많은 방법들이 연구되어 왔으며, 최근에는 본 연구실에서 반응성화학기상증착법으로 Co-C 박막을 증착하여 in-Situ로 에피택셜 CoSi$_2$를 형성하는 새로운 방법을 보고하였다. 본 연구는 반응성 스퍼터링에 의해 증착된 Co-N 박박으로부터 후속 열처리를 통하여 에피택셜 CoSi$_2$를 성장시키는 새로운 방법을 제시하고자 한다. Co-N 박박은 Ar과 $N_2$의 혼합가스 분위기 속에서 Co를 스퍼터링하여 증착하였다. 증착시 혼합가스 내의 $N_2$함량의 변화에 따라 다양한 Co-N 박막이 형성됨을 확인하였다. 후속열처리시 Co-N 박막의 산화를 방지하기 위하여 Ti층을 마그네트론 스퍼터링으로 증착하였으며, Ar 분위기에서 온도에 따른 ex-situ RTA 열처리를 통하여 에피택셜 CoSi$_2$를 성장시킬 수 있었다. 이러한 에피택셜 CoSi$_2$는 특정 한 Ar/$N_2$ 비율 내에서 성장이 가능하였으며, 약 $600^{\circ}C$이상의 열처리 온도에서 관찰되었다.

• The Korean Journal of Ceramics
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• 제7권1호
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• pp.20-25
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• 2001

PbTiO$_3$ thin films were prepared by low-pressure thermal plasma deposition on (100)Pt/(100)MgO substrates. Mist of source material in which metal alkoxides are dissolved in 2-methoxyethanol was introduced into plasma through heating furnace and deposited onto substrates at $600^{\circ}C$. As-deposited PbTiO$_3$/Pt/MgO thin film prepared at 1.33$\times$10$^4$ Pa was grown epitaxially, but was consisted of many rectangular shaped grains, with many grain boundaries and it was impossible to measure electric properties. As-deposited film prepared at 1.00$\times$10$^4$ Pa showed weak peaks of X-ray diffraction and the film was not grown epitaxially. On the other hand, the film after annealed at $700^{\circ}C$ showed strong diffraction peaks and epitaxial growth was also observed. For annealed film, moreover, no clear grain boundaries were observed. The value of ${\varepsilon}_r$, tan${\delta}$, Pr and Ec of annealed film were 160, 3.2%, 10.4${\mu}$C.cm$^-2$ and 51.2kV.cm$^-1$, respectively. Since the composition, Pb/Ti, measured by EDS attaching to SEM changed point by point, the distribution of composition in annealed film was investigated and found out several relations between composition and electric properties. At stoichiometric composition, Pr and Ec showed the lowest value and they gradually became large as composition deviated from stoichiometric one. Moreover, the value of ${\varepsilon}_r$ became gradually large as the ratio of Ti became high.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.438-439
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• 2013

Microelectronic devices의 접촉저항의 향상을 위해 Metal silicides의 형성 mechanism과 전기적 특성에 대한 연구가 많이 이루어지고 있다. 지난 수십년에 걸쳐, Ti silicide, Co silicide, Ni silicide 등에 대한 개발이 이루어져 왔으나, 계속적인 저저항 접촉 소재에 대한 요구에 의해 최근에는 Rare earth silicide에 관한 연구가 시작되고 있다. Rare-earth silicide는 저온에서 silicides를 형성하고, n-type Si과 낮은 schottky barrier contact (~0.3 eV)를 이룬다. 또한, 비교적 낮은 resistivity와 hexagonal AlB2 crystal structure에 의해 Si과 좋은 lattice match를 가져 Si wafer에서 high quality silicide thin film을 성장시킬 수 있다. Rare earth silicides 중에서 ytterbium silicide는 가장 낮은 electric work function을 갖고 있어 낮은 schottky barrier 응용에서 쓰이고 있다. 이로 인해, n-channel schottky barrier MOSFETs의 source/drain으로써 주목받고 있다. 특히 ytterbium과 molybdenum co-deposition을 하여 증착할 경우 thin film 형성에 있어 안정적인 morphology를 나타낸다. 또한, ytterbium silicide와 마찬가지로 낮은 면저항과 electric work function을 갖는다. 그러나 ytterbium silicide에 molybdenum을 화합물로써 높은 농도로 포함할 경우 높은 schottky barrier를 형성하고 epitaxial growth를 방해하여 silicide film의 quality 저하를 야기할 수 있다. 본 연구에서는 ytterbium과 molybdenum의 co-deposition에 따른 silicide 형성과 전기적 특성 변화에 대한 자세한 분석을 TEM, 4-probe point 등의 다양한 분석 도구를 이용하여 진행하였다. Ytterbium과 molybdenum을 co-deposition하기 위하여 기판으로 $1{\sim}0{\Omega}{\cdot}cm$의 비저항을 갖는 low doped n-type Si (100) bulk wafer를 사용하였다. Native oxide layer를 제거하기 위해 1%의 hydrofluoric (HF) acid solution에 wafer를 세정하였다. 그리고 고진공에서 RF sputtering 법을 이용하여 Ytterbium과 molybdenum을 동시에 증착하였다. RE metal의 경우 oxygen과 높은 반응성을 가지므로 oxidation을 막기 위해 그 위에 capping layer로 100 nm 두께의 TiN을 증착하였다. 증착 후, 진공 분위기에서 rapid thermal anneal(RTA)을 이용하여 $300{\sim}700^{\circ}C$에서 각각 1분간 열처리하여 ytterbium silicides를 형성하였다. 전기적 특성 평가를 위한 sheet resistance 측정은 4-point probe를 사용하였고, Mo doped ytterbium silicide와 Si interface의 atomic scale의 미세 구조를 통한 Mo doped ytterbium silicide의 형성 mechanism 분석을 위하여 trasmission electron microscopy (JEM-2100F)를 이용하였다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제18권4호
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• pp.285-296
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• 2005

Reduced pressure chemical vapor deposition technology has been used to study SiGe heterostructure epitaxy and device issues, including SiGe relaxed buffers, proper control of Ge component and crystalline defects, two dimensional delta doping, and their influence on electrical properties of devices. From experiments, 2D profiles of B and P presented FWHM of 5 nm and 20 nm, respectively, and doses in 5×10/sup 11/ ∼ 3×10/sup 14/ ㎝/sup -2/ range. The results could be employed to fabricate SiGe/Si heterostructure field effect transistors with both Schottky contact and MOS structure for gate electrodes. I-V characteristics of 2D P-doped HFETs revealed normal behavior except the detrimental effect of crystalline defects created at SiGe/Si interfaces due to stress relaxation. On the contrary, sharp B-doping technology resulted in significant improvement in DC performance by 20-30 ％ in transconductance and short channel effect of SiGe HMOS. High peak concentration and mobility in 2D-doped SiGe heterostructures accompanied by remarkable improvements of electrical property illustrate feasible use for nano-sale FETs and integrated circuits for radio frequency wireless communication in particular.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제17권8호
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• pp.823-829
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• 2004

In this paper, non-self-aligned SiGe HBTs with ${f}_\tau$ and${f}_max $above 50 GHz have been fabricated using an RPCVD(Reduced Pressure Chemical Vapor Deposition) system for wireless applications. In the proposed structure, in-situ boron doped selective epitaxial growth(BDSEG) and TiSi$_2$ were used for the base electrode to reduce base resistance and in-situ phosphorus doped polysilicon was used for the emitter electrode to reduce emitter resistance. SiGe base profiles and collector design methodology to increase ${f}_\tau$ and${f}_max $ are discussed in detail. Two SiGe HBTs with the collector-emitter breakdown voltages ${BV}_CEO$ of 3 V and 6 V were fabricated using SIC(selective ion-implanted collector) implantation. Fabricated SiGe HBTs have a current gain of 265 ∼ 285 and Early voltage of 102 ∼ 120 V, respectively. For the $1\times{8}_\mu{m}^2$ emitter, a SiGe HBT with ${BV}_CEO$= 6 V shows a cut-off frequency, ${f}_\tau$of 24.3 GHz and a maximum oscillation frequency, ${f}_max $of 47.6 GHz at $I_c$of 3.7 mA and$V_CE$ of 4 V. A SiGe HBT with ${BV}_CEO$ = 3 V shows ${f}_\tau$of 50.8 GHz and ${f}_max $ of 52.2 GHz at $I_c$ of 14.7 mA and $V_CE$ of 2 V.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 추계학술대회 논문집 Vol.21
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• pp.120-120
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• 2008

We demonstrate epitaxial growth of ZnO thin films on 4H-SiC(0001) substrates using pulsed laser deposition (PLD). ZnO and SiC have attracted attention for their special material properties as wide band gap semiconductors. Especially, ZnO could be applied to optoelectronic applications such as light emitting devices and photo detectors due to its direct wide bandgap (Eg) of ~3.37eV and large exciton binding energy of ~60meV. SiC shows a good lattice matching to ZnO compared with other commonly used substrates and in this regard SiC is a good candidate as a substrate for ZnO. In this work, ZnO thin films were grown on 4H-SiC(0001) substrates by PLD using an Nd:YAG laser with a 355nm wavelength. The crystalline properties of the films were evaluated by x-ray diffraction (XRD) $\theta-2\theta$, rocking curve and pole figure measurements using a high-resolution diffractometer. The surface morphology of the films was studied by atomic force microscopy (AFM).

• 한국재료학회지
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• 제9권5호
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• pp.528-532
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• 1999

Y$_2$O$_3$films were grown on SiO$_2$-covered Si(111), and hydrogen-terminated Si(111), and hydrogen-terminated Si(111) substrates at 50$0^{\circ}C$ by ultrahigh vacuum ionized cluster beam deposition (UHV-ICB). The microstructures and growth behavior of these films have been investigated by transmission electron diffraction (TED) and high-resolution transmission electron microscopy(HREM). The TED results show that the $Y_2$O$_3$grown on the SiO$_2$-Si has the epitaxial relationship of (11-1)Y$_2$O$_3$∥(111)Si and [-110]Y$_2$O$_3$∥[-110]Si. The film on the H-Si substrate contains YS\ulcorner and amorphous YSi\ulcornerO\ulcorner layers at the interface, having the orientation relationship each other. For the YSi\ulcorner and the Si substrate, the relationship is (0001)YSi\ulcorner∥(111)Si and [1-210]YSi\ulcorner∥∥[-110]Si. For the $Y_2$O$_3$and the YSi\ulcorner ; the relationship is as follows: (11-1)Y$_2$O$_3$∥(0001)YSi\ulcorner and [-110]Y$_2$O$_3$∥[1-210]YSi\ulcorner(111)Y$_2$O$_3$∥(0001)YSi\ulcorner and [-110]Y$_2$O$_3$∥[1-210]YSi\ulcorner. Explanation is given to describe the formation mechanisms of the interfacial phases of SiO\ulcorner, YSi\ulcornerO\ulcorner and YSi\ulcorner. It is shown that the crystallinity of the $Y_2$O$_3$film on the SiO$_2$-Si(111) is better than that of $Y_2$O$_3$on H-Si(111).

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2000년도 제18회 학술발표회 논문개요집
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• pp.68-68
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• 2000

펄스레이저 증착법(이하 PLD)을 이용하여 마이크로파 유전체 소자 및 절연 산화막으로의 응용을 위한 MgTiO3 박막을 다양한 기판상에서 증착하였다. 사파이어 기판에 (a,c-plane Al2O3) 성장된 MgTiO3 박막은 에피텍셜 성장(epitaxial growth)이 되었으며, SiO2/Si 및 Pt/Ti/Si 기판위세 성장된 MgTiO3 박막의 경우 003방향으로 배향(oriented) 되었다. MgTiO3 박막은 450~75$0^{\circ}C$까지 기판온도를 변화시키면서 증착시켰으며, 증착시 산소분압은 50~200 mTorr로 변화시켰다. PLD 증착시 타켓에 조사된 레이저 에너지 밀도는 약 2J/cm2였으며, MgTiO3 박막 증착후 200Torr O2 분위기에서 상온까지 1$0^{\circ}C$/min 의 속도로 냉각시켰다. 사파이어 c-plane 상에서 일머나잇(ilminite) MgTiO3 구조가 55$0^{\circ}C$ 에피텍셜 성장하는 것을 관찰할 수 있었으며, 사파이어 a-plane 상에서는 MgTiO3 구조가 $650^{\circ}C$ 이상부터 110방향으로 배향되며 성장하였다. $600^{\circ}C$ 이상에서 c-축으로 배향된 구조를 갖고 있었다. 증착된 MgTiO3 박막의 조성분석(stoichio metric analysis)을 위해 RBS 분석을 수행하여, 증착에 이용된 타켓과 동일한 조성을 갖는 MgTiO3 박막이 성장된 것을 확인할 수 있었다. 사파이어 기판상에 증착된 MgTiO3 박막은 가시영역에서 투명하였으며, 약 270nm 파장을 갖는 영역에서 급격한 흡수단을 보였다. 이때의 MgTiO3 박막은 AFM 분석을 통해 약 0.87mn rms roughness 값을 갖는 매우 평탄한 표면구조를 갖고 있는 것을 확인하였다. MIM(Pt/MgTiO3/Pt) 구조의 캐패시터를 형성시켜 MgTiO3 박막의 유전특성(dielectric properties)을 관찰하였다. PLD로 성장된 MgTiO3 박막의 유전율(relative dielectric constant)은 약 22였으며, 1MHz에서 약 1.5%의 유전손실(dielectirc loss) 값을 보였다. 또한 이때 MgTiO3 박막은 낮은 유전분산값을 보였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.53-53
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• 2011

This paper describes results for surface and bulk characterization of the most promising thin film solar cell material for high performance devices, (Ag,Cu) (In,Ga) Se2 (ACIGS). This material in particular exhibits a range of exotic behaviors. The surface and general materials science of the material also has direct implications for the operation of solar cells based upon it. Some of the techniques and results described will include scanning probe (AFM, STM, KPFM) measurements of epitaxial films of different surface orientations, photoelectron spectroscopy and inverse photoemission, Auger electron spectroscopy, and more. Bulk measurements are included as support for the surface measurements such as cathodoluminescence imaging around grain boundaries and showing surface recombination effects, and transmission electron microscopy to verify the surface growth behaviors to be equilibrium rather than kinetic phenomena. The results show that the polar close packed surface of CIGS is the lowest energy surface by far. This surface is expected to be reconstructed to eliminate the surface charge. However, the AgInSe2 compound has yielded excellent atomic-resolution images of the surface with no evidence of surface reconstruction. Similar imaging of CuInSe2 has proven more difficult and no atomic resolution images have been obtained, although current imaging tunneling spectroscopy images show electronic structure variations on the atomic scale. A discussion of the reasons why this may be the case is given. The surface composition and grain boundary compositions match the bulk chemistry exactly in as-grow films. However, the deposition of the heterojunction forming the device alters this chemistry, leading to a strongly n-type surface. This also directly explains unpinning of the Fermi level and the operation of the resulting devices when heterojunctions are formed with the CIGS. These results are linked to device performance through simulation of the characteristic operating behaviors of the cells using models developed in my laboratory.

• 한국재료학회지
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• 제9권9호
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• pp.878-882
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• 1999

분자선증착법으로 (0001) 사파이어 기판 위에 $Al_xGa_1-_xN$ 에피층을 AlN 몰비를 변화시키면서 성장시켰다. AlN 몰비는 0.16에서 0.76까지 변화시켰으며 X선의 회절 실험과 Rutherford backscattering spectroscopy 방법을 이용하여 AlN 몰비를 결정하였다. $Al_xGa_1-_xN$ 에피층의 깊이 방향의 조성 변화를 관찰하였으며 스퍼터 시간에 대해 각 원소가 일정한 원자 농도를 가짐을 알 수 있었다. AlN 몰비의 증가에 따른 표면 특성의 변화를 관찰하기 위하여 atomic force microscopy 측정을 수행하였다. 표면에서의 입자 모양이 AlN 몰비가 변화함에 따라 원형에서 침상형태로 변화함을 알 수 있었다. 표면 입자에 대한 root mean square 값과 average roughness 값을 구하였으며 AlN 몰비를 바꿈에 따라 나타나는 변화를 관찰하였다.