• ETRI Journal
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• v.11 no.3
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• pp.11-22
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• 1989

Stress에 잘 견딜 수 있는 metal-oxide-semiconductor field effect transistor(MOSFET)의 매우 얇고(10mm 이하) 고신뢰성을 갖는 게이트 절연막을 개발하기 위해서 급속열처리법을 이용하여 제조한 재산화질화산화막의 특성에 관하여 연구하였다. AES 분석에 의하여 8nm 두께의 초기산화막을 질화시킬 때 산화막의 계면이 우선적으로 질화가 일어났으며, 질화된 막을 재산화시킬 때 표면과 계면의 [N]가 감소하였다. 또한 재산화시킬 경우 두께가 약간 증가함을 보였으며, 질화가 강하게 될수록 두께 증가는 크지 않았다. 전기적 특성으로써 I-V 특성과 고주파(1MHz) C-V 특성, 정전류 stress 후의 고주파 C-V 특성 변화 들을 조사한 결과 $950^{\circ}C$ 60초 동안 질화시킨 재산화질화산화막($ONO_L막$) 은 정전류 stress에 대하여 flat band 전압 변화에 계면 상태 밀도(interface state density)변화가 적고, 절연파괴전압(breakdown voltage)특성 등이 우수하게 나타났다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2002.07a
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• pp.194-197
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• 2002

Applying dual layer insulator on plastic substrates improved electrical characteristics of organic thin film transistor(TFT). A high-quality silicon dioxide(SiO$_2$) suitable for a insulator was deposited on plastic substrates by e-beam evaporation at 110$^{\circ}C$. The insulator film which was treated by N$_2$ annealing at 150$^{\circ}C$ showed excellent I-V, C-V characteristics. The dual layer insulator structure of polyimide-SiO$_2$ improved the roughness of SiO$_2$ surface and showed very low leakage current. In addition, the flat band voltage has been reduced from -2.5V to about 0.5V.

• Journal of the Korean Ceramic Society
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• v.32 no.1
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• pp.31-36
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• 1995

(100) Si was oxidized in N2O ambient, and the film properties of oxynitride dielectrics were compared with pure SiO2. The growth rate, after pre-oxidation in O2/N2 ambient with raising temperature, is faster than that of O2/N2O treatment during the same condition. Nitrogen piles up at the interface of SiO2 and Si substrate and the content is about 2atom%. Comparing with pure SiO2, oxynitride dielectrics shows less dielectric breakdown failures and flat-band voltage shift, and good diffusion barrier property to dopant(BF2) is also observed.

• Proceedings of the IEEK Conference
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• 2002.06b
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• pp.229-232
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• 2002

In this paper, etching characteristics of Zr-silicate in Ar/ClrCH4 plasma is studied, and possible plasma damage is investigated by fabricating MIS capacitors. We'could increase the selectivity to near 2 while keeping the etch rate of Zr-silicate to about 70 nm/min. Leakage current and flat band voltage shift of PUZr-silicate/si capacitors are measured before and after plasma etching. Using capacitor patterns with the same area but different circumference lengths, we try to separate etching damage mechanisms and to optimize the process. The leakage current of 1.2$\times$10-3 A/cm2 and smaller capacitance variation of 0.2 nF at -2V are obtained in Ar/Cl2/CF4 plasma at 200 W RF power

• The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers
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• v.41 no.7
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• pp.760-765
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• 1992

The material properties and the TFT characteristics fabricated on SiOS12T substrate by LPCVD using SiHS14T gas were investigated. The deposition rate showed Arrhenius behavior with an activation energy of 31Kcal/mol. And the transition temperature form amorphous to crystalline deposition was observed at 570$^{\circ}C$-580$^{\circ}C$. The strong(220) texture was observed as the deposition temperature increases. XRD analysis showed that the film texture of the as-deposited polycrystalline silicon does not change after annealing at 850$^{\circ}C$. The fabricated TFT's based on the as-deposited amorphous film showed superior electrical characteristics to those of the as-deposited polycrystalline films. It is considered that the different electrical characteristics result from the difference of flat band voltage(VS1FBT) due to the interface trap density between the gate oxide and the active channel.

• Korean Journal of Metals and Materials
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• v.50 no.8
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• pp.613-618
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• 2012

We report on electrical and mechanical properties of silicon nitride ($SiN_x$) films deposited by a plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) method at $200^{\circ}C$ from $SiH_4$ highly diluted in $N_2$. The films were also prepared from $SiH_4$ diluted in He for comparison. The $N_2$ dilution was also effective in improving adhesion of the $SiN_x$ films, fascilitating construction of thin film transistors (TFTs). Metal-insulator-semiconductor (MIS) and Metal-insulator-Metal (MIM) structures were used for capacitance-voltage (C-V) and current-voltage (I-V) measurements, respectively. The resistivity and breakdown field strength of the $SiN_x$ films from $N_2$-diluted $SiH_4$ were estimated to be $1{\times}10^{13}{\Omega}{\cdot}cm$, 7.4 MV/cm, respectively. The MIS device showed a hysteresis window and a flat band voltage shift of 3 V and 0.5 V, respectively. The TFTs fabricated by using these films showed a field-effect mobility of $0.16cm^2/Vs$, a threshold voltage of 3 V, a subthreshold slope of 1.2 V/dec, and an on/off ratio of > $10^6$.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.163-163
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• 2010

중적외선 영역 ($3{\sim}5\;{\mu}m$)은 공기 중에 존재하는 이산화탄소나 수증기에 의해 흡수가 일어나지 않기 때문에 군사적으로 중요한 파장 영역이며, 야간에 적을 탐지하는데 응용되고 있다. InSb는 77 K에서 중적외선 파장 흡수에 적합한 밴드갭 에너지 (0.228 eV)를 갖고 있으며, 다른 화합물 반도체와 달리 전하 수송자 이동도 (전자: $10^6\;cm^2/Vs$, 정공: $10^4\;cm^2/Vs$)가 매우 빠르기 때문에 적외선 화상 감지기 재료로 매우 적합하다. 또한 현재 중적외선 영역대에서 널리 사용되는 HgCdTe (MCT)와 대등한 소자 성능을 나타냄과 동시에 낮은 기판 가격, 소자의 제작 용이성 때문에 MCT를 대체할 물질로 주목 받고 있다. 하지만, 기판과 절연막의 계면에 존재하는 결함 때문에 에너지 밴드갭 내에 에너지 준위를 형성하여 높은 누설 전류 특성을 보인다. 따라서 InSb 적외선 소자의 구현을 위하여 고품질의 절연막의 연구가 필수적이라고 할 수 있겠다. 절연막의 특성을 알아보기 위해, n형 InSb 기판에 플라즈마 화학 기상 증착법 (PECVD)을 이용하여 $SiO_2$, $Si_3N_4$를 증착하였으며, 증착 온도를 $120^{\circ}C$에서 $240^{\circ}C$까지 $40^{\circ}C$ 간격으로 변화하여 증착온도가 미치는 영향에 대하여 알아보았다. 절연막과 기판의 계면 특성을 분석하기 위하여 77 K에서 커패시턴스-전압 (C-V) 분석을 하였으며, 계면 트랩 밀도는 Terman method를 이용하여 계산하였다 [1]. $Si_3N_4$를 증착하였을 경우, $120{\sim}240^{\circ}C$의 증착 온도에서 $2.4{\sim}4.9{\times}10^{12}\;cm^{-2}eV^{-1}$의 계면 트랩 밀도를 가졌으며, 증착 온도가 증가할수록 계면 트랩 밀도가 증가하는 경향을 보였다. 또한 모든 증착 온도에서 flat band voltage가 음의 전압으로 이동하였다. $SiO_2$의 경우 $120{\sim}200^{\circ}C$의 증착온도에서 $7.1{\sim}7.3{\times}10^{11}\;cm^{-2}eV^{-1}$의 계면 트랩 밀도 값을 보였으나, $240^{\circ}C$ 이상에서 계면 트랩밀도가 $12{\times}10^{11}\;cm^{-2}eV^{-1}$로 크게 증가하였다. $SiO_2$ 절연막을 사용함으로써, $Si_3N_4$ 대비 약 25% 정도 낮은 계면 트랩 밀도를 얻을 수 있었으며, 모든 증착 온도에서 양의 전압으로 flat band voltage가 이동하였다. 두 절연막에 대한 계면 트랩의 원인을 분석하기 위하여 XPS 측정을 진행하였으며, 깊이에 따른 조성 분석을 하였다. 본 실험에서 최적화된 $SiO_2$ 절연막을 이용하여 InSb 소자의 pn 접합 연구를 진행하였다. Be+ 이온 주입을 진행하고, 급속열처리(RTA) 공정을 통하여 p층을 형성하였다. -0.1 V에서 16 nA의 누설 전류 값을 보였으며, $2.6{\times}10^3\;{\Omega}\;cm^2$의 RoA (zero bias resistance area)를 얻을 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2015.08a
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• pp.206.1-206.1
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• 2015

최근에 금속산화물을 증착하는 방법으로 용액공정이 주목 받고 있다. 용액 공정은 대기압에서 매우 간단한 방법으로 복잡한 공정과정을 요구하지 않기 때문에 박막을 경제적으로 간단하게 형성할 수 있다. 하지만 용액공정을 통해 형성한 박막에는 소자의 특성을 열화 시키는 solvent와 탄소계열의 불순물을 많이 포함하고 있어 고온의 열처리가 필수적이다. 박막의 품질을 향상시키기 위해서 다양한 열처리 방법들이 이용되고 있으며, 일반적인 열처리 방법으로는 furnace를 이용한 conventional thermal annealing (CTA)이 많이 이용되고 있다. 하지만, 최근에는 microwave를 이용한 공정이 주목 받고 있다. Microwave energy는 CTA보다 효과적으로 비교적 낮은 온도에서 높은 열처리 효과를 나타낸다. 본 실험은 n-type Silicon 기판에 solution-ZrO2 산화막을 형성 후, oven baking을 한 뒤, CTA와 microwave를 이용하여 solvent와 불순물을 제거 하였다. 전기적 특성을 확인하기 위해 solution ZrO2 산화막 위에 E-beam evaporator를 이용해 Ti 금속 전극을 증착하여 Metal-Oxide-Semiconductor (MOS) capacitor를 제작하였다. 다음으로, PRECISION SEMICONDUCTOR PARAMETER ANALYZER (4156B)를 이용하여, capacitance-voltage (C-V) 특성 및 current-voltage (I-V) 특성을 비교하였다. 다음으로, CTA를 통하여 제작한 소자와 전기적 특성을 비교하였다. 그 결과, Microwave irradiation으로 열처리한 MOS capacitor 소자에서 capacitance 값과 flat band voltage, hysteresis 등이 개선되는 효과를 확인하였다. Microwave irradiation 열처리는 100oC 미만의 온도에서 공정이 이루어짐에도 불구하고 시료 내에서의 microwave 에너지의 흡수가 CTA 공정에서의 열에너지 흡수보다 훨씬 효율적으로 이루어지며, 결과적으로 ZrO2 용액의 불순물과 solvent를 낮은 온도에서 제거하여 고품질 박막 형성에 매우 효과적이라는 것을 나타낸다. 따라서, microwave irradiation 열처리 방법은 비정질 산화막이 포함되는 박막 transistor 소자 제작에 대하여 결정적인 열처리 방법이 될 것으로 기대한다.

• Journal of IKEEE
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• v.10 no.2 s.19
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• pp.156-160
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• 2006

Capacitance versus voltage (C-V) curves of Ge-nanocrystal (NC)-embedded MOS capacitors with and without a single capping Al2O3 layer are characterized in this work. C-V curves of the Ge-NC-embedded MOS capacitor with the A12O3 layer are counterclockwise in the voltage sweeps, which indicates tile presence of charge storages in the Ge NCs by the tunnelling of charge carriers between the Si substrate and the Ge NCs. In the Ge-NC-embedded MOS capacitor without Al2O3 layer, clockwise hysteresis of the C-V curves and leftward shifts of the flat band voltages are observed for the embedded MOS capacitor without the Al2O3 layer. It is suggested that the characteristics of the C-V curves are due to the charge trapping at oxygen vacancies within a SiO2 layer. In addition, the illumination of the white light enhances the lower capacitance part of the C-V hysteresis. The origin for the enhancement is discussed in this paper.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.10 no.3
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• pp.89-98
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• 2003

The electrical and mechanical properties of sputtered Cu(Mg) films are investigated for highly reliable interconnects. The roughness, adhesion, hardness and resistance to thermal stress of Cu(Mg) film annealed in vacuum at $400^{\circ}C$ for 30min were improved than those of pure Cu film. Moreover, the flat band voltage(V$_{F}$ ) shift in the Capacitance-Voltage(C-V) curve upon bias temperature stressing(BTS) was not observed and leakage currents of Cu(Mg) into $SiO_2$ were three times less than those of pure Cu. Because Mg was easy to react with oxide than Cu and Si after annealing, the Mg Oxide which formed at surface and interface served as a passivation layer as well.