• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.15 no.6
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• pp.630-636
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• 2006

Scale down of semiconductor gate pattern will make progress centrally line width into transistor according to the high integration and high density of flash memory semiconductor. Recently, the many researchers are in the process of developing research for using the ONO(oxide-nitride-oxide) technology for the gate pattern give body to line breadth of less 100 nm. Therefore, etch rate and etch profile of the line width detail of less 100 nm affect important factor in a semiconductor process. In case of increasing of the platen power up to 50 W at the ICP etcher, etch rate and PR selectivity showed good result when the platen power of ICP etcher has 100 W. Also, in case of changing of HBr gas flux at the platen power of 100 W, etch rate was decreasing and PR selectivity is increasing. We founded terms that have etch rate 320 nm/min, PR selectivity 3.5:1 and etch slope have vertical in the case of giving the platen power 100 W and HBr gas 35 sccm at the ICP etcher. Also notch was not formed.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.6 no.3
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• pp.267-274
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• 1997

Silicon shallow trenches applied to the STI (Shallow Trench Isolation) of integrated circuits were etched using inductively coupled $Cl_2$ and HBr/$Cl_2$ plasmas and the effects of process parameters on the etch profiles of silicon trenches and the physical damages on the trench sidewall and bottom were investigated. The increase of inductive power and bias voltage in $Cl_2$ and HBr/$Cl_2$ plasmas increased polysilicon etch rates in general, but reduced the etch selectivities over nitride. In case of $Cl_2$ plasma, low inductive power and high bias voltage showed an anisotropic trench etch profile, and also the addition of oxygen or nitrogen to chlorine increased the etch anisotropy. The use of pure HBr showed a positively angled etch profile and the addition of $Cl_2$ to HBr improved the etch profile more anisotropically. HRTEM study showed physical defects formed on the silicon trench surfaces etched in $Cl_2/N_2$ or HBr/ $Cl_2$ plasmas.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.06a
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• pp.170-171
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• 2008

The etching characteristics of Zirconium Oxide ($ZrO_2$) and etch selectivity of $ZrO_2$ to Si in HBr/$SF_6$ plasma were investigated. It was found that $ZrO_2$ etch rate shows a non-monotonic behavior with increasing both HBr fraction in $SF_6$ plasma, Source power, Bias Power, gas pressure. The maximum $ZrO_2$ etch rate of 54.8 nm/min was obtained for HBr(25%)/$SF_6$(75%) gas mixture. From these data, the suggestions on the $ZrO_2$ etch characteristics were made.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2010.06a
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• pp.340-340
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• 2010

본 연구에서는 유도결합형 플라즈마(ICP)를 이용하여, HBr/Ar 가스의 조성비 변화에 따른 Pb(Zr,Ti)$O_3$ 박막에 대한 식각특성을 연구 하였다. PZT박막의 식각속도와 Oxide($SiO_2$), Photo resister(PR)에 대한 식각선택비를 추출하였으며, 식각 메카니즘을 규명하기 위하여 optical emission spectroscopy(OES)와 double Langmuir prove(DLP) 이용하여 라디칼 특성변화와 이온 전류밀도(Ion current density)를 측정하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.212-212
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• 2010

최근 차세대 반도체 메모리 소자로 대두된 magnetic random access memory(MRAM)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히 MRAM의 magnetic tunnel junction(MTJ) stack을 구성하는 자성 재료의 건식 식각에 대한 연구에서는 좋은 profile을 얻고, 재층착의 문제를 해결하기 위한 노력이 계속해서 진행되고 있다. 본 연구에서는 photoresist(PR)과 Ti 하드 마스크로 패턴 된 배리어(barrier) 층인 MgO 박막의 식각 특성을 유도결합 플라즈마를 이용한 고밀도 반응성 이온 식각(inductively coupled plasma reactive ion etching-ICPRIE)을 통해서 연구하였다. PR 및 Ti 마스크를 이용한 자성 박막들은 HBr/Ar, HBr/$O_2$/Ar 식각 가스의 농도를 변화시키면서 식각되었다. HBr/Ar 가스를 이용 식각함에 있어서 좋은 식각 조건을 얻기 위한 parameter로서 pressure, bias voltage, rf power를 변화시켰다. 각 조건에서 Ti 하드마스크에 대한 터널 배리어층인 MgO 박막에 selectivity를 조사하였고 식각 profile을 관찰하였다. 식각 속도를 구하기 위해 alpha step(Tencor P-1)이 사용되었고 또한 field emission scanning electron microscopy(FESEM)를 이용하여 식각 profile을 관찰함으로써 최적의 식각 가스와 식각 조건을 찾고자 하였다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.7 no.2
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• pp.155-160
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• 1998

It is necessary to use Arc layer and DUV resist to define 0.25 $\mu \textrm{m}$ line and space for 256 MDRAM devices. Poly-Si etching with Arc layer and different resists has been performed in a TCP-9408 etcher with variation of gas chemistries; $Cl_2/O_2, Cl_2/N_2, Cl_2$/HBr . DUV resist causes more positive etch profile and CD gain compared to I-line resist because the sidewall passivation is more stimulated by increasing polymerization through the loss of resist. When Arc layer is applied, CD hain also increases due to the polymeric mask formed after thching Arc layer. From the point of gas chemistry effects, the etch profile and CD gain is not improved using $Cl_2/O_2$ gas, since polymerization is accelerated in this gas. however, the vertical profile and less CD gain is obtained using $Cl_2$/HBr gas. Furthermore, HBr gas is very effective to suppress the difference of profile and CD variation between dense pattern and isolated pattern by minimizing non-uniformity of side wall passivation with pattern density.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.232-232
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• 2010

정보화 산업의 발달은 DRAM, flash memory 등을 포함한 기존의 반도체 메모리 소자를 대체할 수 있는 차세대 메모리 소자에 대한 개발을 요구하고 있다. 특히 magnetic random access memory (MRAM)는 SRAM과 대등한 고속화 그리고 DRAM 보다 높은 기록 밀도가 가능하고 낮은 동작 전압과 소비전력 때문에 대표적인 차세대 비휘발성 메모리로 주목받고 있다. 또한 MRAM소자의 고집적화를 위해서 우수한 프로파일을 갖고 재증착이 없는 나노미터 크기의 magnetic tunnel junction (MTJ) stack의 건식 식각에 대한 연구가 선행되어야 한다. 본 연구에서는 고밀도 반응성 이온 식각법(Inductively coupled plasma reactive ion etching; ICPRIE)을 이용하여 재증착이 없이 우수한 식각 profile을 갖는 CoFeB과 IrMn 박막을 형성하고자 하였다. Photoresist(PR) 및 Ti 박막의 두 가지 마스크를 이용하여 HBr/Ar, HBr/$O_2$/Ar 식각 가스들의 농도를 변화시키면서 CoFeB과 IrMn 박막의 식각 특성들이 조사되었다. 자성 박막과 동일한 조건에 대하여 hard mask로서 Ti가 식각되었다. 좋은 조건을 얻기 위해 HBr/Ar 식각 가스를 이용 식각할 때 pressure, bias voltage, rf power를 변화시켰고 식각조건에서 Ti 하드마스크에 대한 자성 박막들의 selectivity를 조사하고 식각 profile을 관찰하였다. 식각 속도를 구하기 위해 alpha step(Tencor P-1)이 사용되었고 또한 field emission scanning electron microscopy(FESEM)를 이용하여 식각 profile을 관찰함으로써 최적의 식각 가스와 식각 조건을 찾고자 하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.285-285
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• 2012

본 논문에서는 HBr, O2 gas를 사용하여 나노급 반도체 디바이스에 응용되는 실리콘 트렌치 패턴의 건식 식각시 중요한 인자중의 하나인 RIE (Reactive Ion Etching) Lag현상에 관하여 연구하였다. 실험에서 사용된 식각 장치는 유도 결합 플라즈마(Inductively Coupled Plasma) 식각 장치로써, Source Power및 기판에 인가되는 Bias power 모두 13.56 MHz로 구동되는 장치이며, Source Power와 Bias Power 각각에 펄스 플라즈마를 인가할 수 있도록 제작 되어있다. HBr과 O2 gas를 사용한 트렌치 식각 중 발생하는 식각 부산물인 SiO는 프로파일 제어에 중요한 역할을 함과 동시에, 표면 산화로 인해 Trench 폭을 작게 만들어 RIE lag를 심화시킨다. Br은 실리콘을 식각하는 중요한 라디칼이며, SiO는 실리콘과 O 라디칼의 반응으로부터 형성되는 식각 부산물이다. SiO가 많으면, 실리콘 표면의 산화가 많이 진행될 것을 예측할 수 있으며, 이에 따라 RIE lag도 나빠지게 된다. 본 실험에서는 Continuous Plasma와 Bias Power의 펄스, Source Power의 펄스를 각각 적용하고, 각각의 경우 Br과 SiO 라디칼의 농도를 Actinometrical OES (Optical Emission Spectroscopy) tool을 사용하여 비교하였다. 두 라디칼 모두 Continuous Plasma와 Bias Power 펄스에 의해서는 변화가 없는 반면, Source Power 펄스에 의해서만 변화를 보였다. Source Power 값이 증가함에 따라 Br/SiO 라디칼 비가 증가함을 알 수 있었고, 표면 산화가 적게 형성됨을 예측할 수 있다. 이 조건의 경우, Continuous Plasma대비 Source Power 펄스에 의하여 RIE lag가 30.9 %에서 12.8 %로 현격히 개선된 결과를 얻을 수 있었다. 또한, 식각된 실리콘의 XPS 분석 결과, Continuous Plasma대비 Source Power 펄스의 경우 표면 산화층이 적게 형성되었음을 확인할 수 있었다. 따라서, 본 논문에서는 식각 중 발생한 Br과 SiO 라디칼을 Source Power펄스에 의한 제어로 RIE lag를 개선할 수 있으며, 이러한 라디칼의 변화는 Actinometrical OES tool을 사용하여 검증할 수 있음을 보여준다.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.20 no.1
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• pp.99-103
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• 2009

HBr and $O_2$ in $Cl_2$ gas ambient for the high density plasma gate etching has been used to increase the performance of gate electrode in semiconductor devices. When an un-doped amorphous silicon layer was used for a gate electrode material, the notching profile was observed at the outer sidewall foot of the outermost line. This phenomenon can be explained by the electron shading effect: i.e., electrons are captured at the photoresist sidewall while ions pass through the photoresist sidewall and reach the oxide surface at a narrowly spaced pattern during the over etch step. The potential distribution between gate lines deflects the ions trajectory toward the gate sidewall. In this study, an appropriate mechanism was proposed to explain the occurrence of notching in the gate electrode of un-doped amorphous silicon.

• Proceedings of the Korean Magnestics Society Conference
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• 2007.05a
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• pp.24.2-24.2
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• 2007