• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2000년도 하계종합학술대회 논문집(2)
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• pp.32-35
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• 2000

Oxide-nitride-oxide(ONO) structures were formed by sequential radio frequency reactive magnetron sputtering method. The chemical composition and structure of these films were studied by using of secondary ion mass spectroscopy(SIMS) and Auger electron spectroscopy(AES) SIMS and AES experiments show the existence of nitridation at the SiO$_2$/Si substrate. The electrical characteristics of ONO films were evaluated by I-V and high frequency C-V measurements When the ONO films were annealed at 90$0^{\circ}C$ for 30 sec in $N_2$ ambient, the breakdown voltage increased and flat-band voltage decreased under high electric field.

• 센서학회지
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• 제13권2호
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• pp.128-132
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• 2004

Short wave infrared (SWIR) photovoltaic devices have been fabricated from metal organic vapour phase epitaxy (MOVPE) grown n- on p- HgCdTe films on GaAs substrates. The MOVPE grown films were processed into mesa type discrete devices with wet chemical etching employed for meas delineation and ZnS surface passivatlon. ZnS was thermally evaporated from effusion cell in an ultra high vacuum (UHV) chamber. The main features of the ZnS deposited from effusion cell in UHV chamber are low fixed surface charge density, and small hysteresis. It was found that a negative flat band voltage with -0.6 V has been obtained for Metal Insulator Semiconductor (MIS) capacitor which was evaporated at $910^{\circ}C$ for 90 min. Current-Voltage (I-V) and temperature dependence of the I-V characteristics were measured in the temperature range 80 - 300 K. The Zero bias dynamic resistance-area product ($R_{0}A$) was about $7500{\Omega}-cm^{2}$ at room temperature. The physical mechanisms that dominate dark current properties in the HgCdTe photodiodes are examined by the dependence of the $R_{0}A$ product upon reciprocal temperature. From theoretical considerations and known current expressions for thermal and tunnelling process, the device is shown to be diffusion limited up to 180 K and g-r limited at temperature below this.

• 한국진공학회지
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• 제7권2호
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• pp.82-87
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• 1998

$O_2$기체에 $NH_3/O_2$기체를 첨가하여 실리콘 표면에 산화막을 형성하는 $NH_3/O_2$산화법 에 의한 산화공정시 반응석영관 외부에 방출하는 기체는 $N_2,O_2$및 $H_2O$이며 극소량의 $CO_2$, NO 및 $NO_2$가 검출되었다. 두 종류의 산화제($O_2$ 및 $H_2O$)가 산화에 기여하며 성장률은 $NH_3$및 $O_2$ 의 부분압과 온도에 의해 결정되며, 그 기울기는 건식 및 습식 산화법의 중간에 평행 하게 위치함을 확인하였다. Auger Electron Spectroscopy(AES) 측정결과 $NH_3/O_2$ 산화막은 정확한 $SiO_2$의 화학량론을 가지며 $SiO_2/Si$계면에 발생하는 결합을 억제하며 고정전하의 발 생을 최소화함을 알 수 있었다. $NH_3/O_2$ 산화막(470$\AA$)의 항복전압을 57.5Volt이며, C-V특성 곡선을 축정한 결과 플랫밴드 전압은 0.29Volt이며 곡선의 형태는 이상곡선과 일치하였다.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제1권2호
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• pp.95-102
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• 2001

Hafnium oxide thin films for gate dielectric were deposited at $300^{\circ}C$ on p-type Si (100) substrates by plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) and annealed in $O_2$ and $N_2$ ambient at various temperatures. The effect of hydrogen treatment in 4% $H_2$ at $350^{\circ}C$ for 30 min on the electrical properties of $HfO_2$for gate dielectric was investigated. The flat-band voltage shifts of $HfO_2$capacitors annealed in $O_2$ambient are larger than those in $N_2$ambient because samples annealed in high oxygen partial pressure produces the effective negative charges in films. The oxygen loss in $HfO_2$films was expected in forming gas annealed samples and decreased the excessive oxygen contents in films as-deposited and annealed in $O_2$ or $N_2$ambient. The CET of films after hydrogen forming gas anneal almost did not vary compared with that before hydrogen gas anneal. Hysteresis of $HfO_2$films abruptly decreased by hydrogen forming gas anneal because hysteresis in C-V characteristics depends on the bulk effect rather than $HfO_2$/Si interface. The lower trap densities of films annealed in $O_2$ambient than those in $N_2$were due to the composition of interfacial layer becoming closer to $SiO_2$with increasing oxygen partial pressure. Hydrogen forming gas anneal at $350^{\circ}C$ for samples annealed at various temperatures in $O_2$and $N_2$ambient plays critical role in decreasing interface trap densities at the Si/$SiO_2$ interface. However, effect of forming gas anneal was almost disappeared for samples annealed at high temperature (about $800^{\circ}C$) in $O_2$ or $N_2$ambient.

• E2M - 전기 전자와 첨단 소재
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• 제9권5호
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• pp.463-469
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• 1996

The double insulating layer consisting of anodic oxide and ZnS was formed for HgCdTe metal insulator semiconductor(MIS) structure. ZnS was evaporated on the anodic oxide grown in H$_{2}$O$_{2}$ electrolyte. Recently, this insulating mechanism for HgCdTe MIS has been deeply studied for improving HgCdTe surface passivation. It was found through TEM observation that an interface layer is formed between ZnS and anodic oxide layers for the first time in the study of this area. EDS analysis of chemical compositions using by electron beam of 20.angs. in diameter and XPS depth composition profile indicated strongly that the new interface is composed of ZnO. Also TEM high resolution image showed that the structure of oxide layer has been changed from the amorphous state to the microsrystalline structure of 100.angs. in diameter after the evaporation of ZnS. The double insulating layer with the resistivity of 10$^{10}$ .ohm.cm was estimated to be proper insulating layer of HgCdTe MIS device. The optical reflectance of about 7% in the region of 5.mu.m showed anti-reflection effect of the insulating layer. The measured C-V curve showed the large shoft of flat band voltage due to the high density of fixed oxide charges about 1.2*10$^{12}$ /cm$^{2}$. The oxygen vacancies and possible cationic state of Zn in the anodic oxide layer are estimated to cause this high density of fixed oxide charges.

• ETRI Journal
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• 제14권1호
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• pp.40-51
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• 1992

$0.25{\mu} m$ 급 pMOSFET소자를 구현하기 위해, $P^+$ 폴리실리콘을 적용한 pMOS를 제작하였으며, $p^+$ 폴리실리콘 게이트 소자에서 심각하게 문제가 되고 있는 붕소이온 침투현상을 조사하고 붕소이온 침투가 일어나지 않는 최적열처리온도를 조사하였다. 소자제조 공정중 게이트 공정만 전자선 (EBML300)을 이용하여 직접묘사하고 그 이외의 공정은 stepper(gline) 을 사용하는 Mix & Match 방법을 사용하였다. 또한 붕소이온 침투현상을 억제하기 위한 한가지 예로서, 실리콘산화막과 실리콘질화막을 적층한 ONO(Oxide/Nitride/Oxide) 구조를 게이트 유전체로 적용한 소자를 제작하여 그 가능성을 조사하였다. 그 결과 $850^{\circ}C$의 온도와 $N_2$ 분위기에서 30분동안 열처리 하였을 경우, 붕소이온의 침투현상이 일어나지 않음을 SIMS(Secondary Ion Mass Spectrometer) 분석 및 C-V(Capacitance-Voltage) 측정으로 확인할 수 있었으며 그 이상의 온도에서는 붕소이온이 침투되어 flat band전압(Vfb)을 변화시킴을 알았다. 6nm의 얇은 게이트 산화막 및 $0.1{\mu} m$ 이하의 LDD(Lightly Doped Drain) $p^-$의 얇은 접합을 형성함으로써 소자의 채널길이가 $0.2 {\mu} m$까지 짧은 채널효과가 거의 없는 소자제작이 가능하였으며, 전류구동능력은 $0.26\muA$/$\mu$m(L=0.2$\mu$m, V$_DS$=2.5V)이었고, subthreshold 기울기는 89-85mV/dec.를 얻었다. 붕소이온의 침투현상을 억제하기 위한 한가지 방법으로 ONO 유전체를 소자에 적용한 결과, $900^{\circ}C$에서 30분의 열처리조건에서도 붕소이온 침투현상이 일어나지 않음으로 미루어 , $SiO_2$ 게이트 유전체보다 ONO 게이트 유전체가 boron 침투에 대해서 좋은 장벽 역활을 함을 알았다. ONO 게이트 유전체를 적용한 소자의 경우, subthreshold특성은 84mV/dec로서 좋은 turn on,off 특성을 얻었으나, ONO 게이트 유전체는 막자체의 누설전류와 실리콘과 유전체 계면의 고정전하량인 Qss의 양이 공정조건에 따라 변화가 심해서 문턱전압 조절이 어려워 소자적용시 문제가 된다. 최근 바닥 산화막(bottom oxide) 두께가 최적화된 ONO 게이트 유전체에 대하 연구가 활발히 진행됨을 미루어, 바닥 산화막 최적화가 된다면 더 좋은 결과가 예상된다.

• 대한전자공학회논문지
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• 제16권4호
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• pp.36-46
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• 1979

본 연구에서는 N -채널 실리콘 게이트 제작기술에 의하여 일련의 크기를 가지는 커페시터와 트렌지스터들이 제작되었다. 그 결과 다양한 이온 주입 조걸, 즉 B 의 경우 에너지 30keV∼60keV와 도오스 3 × 10 ~ 5 × 10 개/㎠ 그리고 P 의 경우 에너지 1001keV∼ 175keV와 4 ×10 ~ 7×11개/㎠ 도오스 영역에서 이들에 대한 D.C. 인자들의 측정치들이 이론적인 계산치들과 비상, 분석되어 있다. 이 D.C. 인자들에는 threshold전압, 공핍층의 폭, 게이트 산화물 두께, 표면상태, 가동 하전입자 밀도, 전자의 이동도 그리고 마지막으로 누설전류가 있는데, 이중 실제 MOS의 제작에 있어서 특허 중요한 threshold전압에 있어서는, 커어브트레이서와 C - V plot을 통하여 측정된 값들이 실제 재산에서 이용된 SUPREM II 컴퓨우터 프로그램에 의한 결과와 훌륭히 접근하고 있다. 그 밖에 여기나온 D.C.인자들 중에서 도오핑 수준은 기판의 역 게이트 바이어스에서 threshold전압들로 부터 계산된 것이고, 역전도는 정의된 subthreshold 기울기로 부터 추산된 것임을 밝혀 둔다. 마지막으로 이와같은 D. C. 시험 결과들을 종합적으로 평가해 볼 때 만들어진 커페시터와 트렌지스터들이 N -채널 MOS I. C. 기억소자용으로 적합함을 보여주고 있다.

• 대한전기학회논문지:전기물성ㆍ응용부문C
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• 제51권8호
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• pp.340-346
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• 2002

Capacitor material utilized in the downsizing passive devices and integration of passive devices requires the physical and electrical properties at given area such as capacitor thickness reduction, relative dielectric constant increase, low leakage current and thermal stability. common capacitor materials, $Al_2O_3$, $SiO_2$, $Si_3N_4$, $SiO_2$/$Si_3N_4$, TaN and et al., used until recently have reached their physical limits in their application to integration of passive devices. $Ta_2O_{5}$ is known to be a good alternative to the existing materials for the capacitor application because of its high dielectric constant (25~35), low leakage current and high breakdown strength. Despite the numerous investigations of $Ta_2O_{5}$ material, there have little been established the clear understanding of the annealing effect on capacitance characteristic and conduction mechanism. This study presents the dielectric properties $Ta_2O_{5}$ MIM capacitor structure Processed by $O_2$ RTA oxidation. X-ray diffraction patterns showed the existence of amorphous phase in $600^{\circ}C$ annealing under the $O_2$ RTA and the formation of preferentially oriented-$Ta_2O_{5}$ in 650, $700^{\circ}C$ annealing and the AES depth profile showed $O_2$ RTA oxidation effect gives rise to the $O_2$ deficientd into the new layer. The leakage current density respectively, at 3~1l$\times$$10_{-2}$(kV/cm) were $10_{-3}$~$10_{-6}$(A/$\textrm{cm}^2$). In addition, behavior is stable irrespective of applied electric field. the frequency vs capacitance characteristic enhanced stability more then $Ta_2O_{5}$ thin films obtained by $O_2$ reactive sputtering. The capacitance vs voltage measurement that, Vfb(flat-band voltage) was increase dependance on the $O_2$ RTA oxidation temperature.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제10권1호
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• pp.59-69
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• 1999

반응성 스퍼터링법으로 AIN 박막을 증착하여 Al/AlN/Si구조의 MIS소자용 절연박막으로서의 응용가능성에 대해 연구하였다. 기판온도 $300^{\circ}C$, RF power 150W, 스퍼터링 압력 5mTorr, 아르곤과 질소 가스유량비 1:1 의 조건에서 5%의 수소가스를 부가적으로 첨가해 주는 시기에 따른 AIN박막의 표면형상변화, I-V특성, C-V특성, 조성을 조사하였다. 수소첨가에 따라 증착속도는 상당히 감소하였으나 표면형상 및 거칠기는 크게 변하지 않았다. I-V특성에서는 AIN 박막 증착시 초기 20분간 수소첨가를 시킨 경우가 후기 20분간 수소첨가를 시킨 경우보다 보다 우수한 절연특성을 보였다. 또한 C-V특성에서도 수소가 첨가됨에 따라 플랫밴드전압이 매우 낮아졌으며, 초기 20분간 수소첨가를 시킨 경우는 히스테리시스를 거의 보이지 않았으나, 후기 20분간 수소첨가를 시킨 경우는 상당한 히스테리시스를 보였다. AES를 이용한 조성분석을 통해 수소가스가 첨가됨에 따라 AIN박막내의 산소농도가 낮아진다는 사설을 발견하였고, 이에 따라 박막의 절연특성 및 C-V특성이 향상될 수 있는 가능성을 보였다.

• 센서학회지
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• 제1권2호
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• pp.173-181
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• 1992

RP 반응성 스펏터링으로서 P형 실리콘 웨이퍼위에 $Ta_{2}O_{5}$막을 제조하였다. 시편의 구조 및 조성은 XRD와 AES로 조사하였다. 산소의 혼합비가 10%일 때 C-V 특성으로부터 구한 $Ta_{2}O_{5}$막의 비유전률은 10-12이었다. AES와 RBS로 측정한 $Ta_{2}O_{5}$막의 Ta : O의 비는 각각 1 : 2와 1 : 2.49로 나타났으며, 산소분위기에서 $700^{\circ}C$의 열처리 온도에서 결정성장이 시작되었다. 산소분위기에서 $1000^{\circ}C$로 열처리한 $Ta_{2}O_{5}$막의 비유전률값은 20.5였으며, 질소분위기에서 열처리한 경우의 비유전률값은 23으로 나타났다. 이 때 가육방전계(pseudo hexagonal ${\delta}-Ta_{2}O_{5}$)의 결정구조를 나타내었다. 시편의 ${\Delta}V_{FB}$와 누설전류밀도는 산소의 혼합비가 증가함에 따라 감소하였다. 그리고 최대절연파괴전장은 산소가 10% 혼합되었을 때 2.4MV/cm로 나타났다. 이러한 $Ta_{2}O_{5}$막은 수소이온 감지막 및 기억용소자의 게이트 절연막 등에 응용될 수 있을 것이다.