• Proceedings of the Korean Magnestics Society Conference
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• 2007.05a
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• pp.132.2-132.2
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• 2007

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.7 no.3
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• pp.169-175
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• 1998

The plasma etching of polysilicon was performed with the HBr/$Cl_2/He-O_2$ gas mixture. The residual layers after photoresist strip were investigated using x-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and scanning electron microscopy (SEM). The etch residue was identified as silicon oxide deposited on the top of the patterned polysilicon. In order to clarify the formation mechanism of the etch residue, the effects of various gas mixtures such as $Cl_2/He-O_2$and HBr/$Cl_2$were investigated. We found that the etch residue is well formed in the presence of oxygen, suggesting that the etch residue is caused by the reaction of oxvgen and non-volatile silicon halide compounds. Wet cleaning and dry etch cleaning processes were applied to remove the polysilicon etch residue, which can affect the electrical characteristics and further device processes. XPS results show that the wet cleaning is suitable for the removal of the etch residue.

• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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• v.19 no.12
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• pp.1078-1084
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• 2006

Impurity contamination induced by $CF_4\;and\;HBr/Cl_2/O_2$ plasma etching on Si surface was examined by using surface spectroscopes. XPS(x-ray photoelectron spectroscopy) surface analysis showed that F of 0.4 at % exists in the surface layer in the form of Si-F bonding but Br and Cl are below the detection limit $(0.1{\sim}1.0%)$ of the spectroscope. Static-SIMS(secondary ion mass spectrometry) surface analysis showed that the etched Si surface was contaminated with etching gas elements such as H, F, Cl and Br, and they existed to the depth of about $20{\sim}40nm$. The etched Si surface was treated with three different methods that were HF dip, thermal oxidation followed by HF dip and oxygen-plasma oxidation followed by HF dip. They showed an effect in reducing the impurity contamination and the oxygen-plasma oxidation followed by HF dipping method appears to be a little bit more effective.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2009.06a
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• pp.118-119
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• 2009

This paper presents the feature profile evolution silicon deep trench etching, which is very crucial for the commercial wafer process application. The silicon deep trenches were etched with the SF6 gas & Hbr gas based process recipe. The optimized silicon deep trench process resulted in vertical profiles (87o~90o) with loading effect of < 1%. The process recipes were developed for the silicon deep trench etching applications. This scheme provides vertically profiles without notching of top corner was observed. In this study, the production of SF6 gas based silicon deep trench etch process much more strongly than expected on the basis of Hbr gas trench process that have been investigated by scanning electron microscope (SEM). Based on the test results, it is concluded that the silicon deep trench etching shows the sufficient profile for practical MOS FET silicon deep trench technology process.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2003.11a
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• pp.69-69
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• 2003

최근 trench capacitor, isolation trench, micro-electromechanical system(MEMS), micro-opto-electromechanical system(MOEMS)등의 다양한 기술에 적용될 고종횡비(HAR) 실리콘 식각기술연구가 진행되어 지고 있다. 이는 기존의 습식식각시 발생하는 결정방향에 따른 식각률의 차이에 관한 문제와 standard reactive ion etching(RIE) 에서의 낮은 종횡비와 식각률에 기인한 문제점들을 개선하기 위해 고밀도 플라즈마를 이용한 건식식각 장비를 사용하여 고종횡비(depth/width), 높은 식각률을 가지는 이방성 트랜치 구조를 얻는 것이다. 초기에는 주로 HBr chemistry를 이용한 연구가 진행되었는데 이는 식각률이 낮고 많은양의 식각부산물이 챔버와 시편에 재증착되는 문제가 발생하였다. 또한 SF6 chemistry의 사용을 통해 식각률의 향상은 가져왔지만 화학적 식각에 기인한 local bowing과 같은 이방성 식각의 문제점들로 인해 최근까지 CHF3, C2F6, C4F8, CF4등의 첨가가스를 이용하여 측벽에 Polymer layer의 식각보호막을 형성시켜 이방성 구조를 얻는 multi_step 공정이 일반화 되었다. 이에 본 연구에서는 SF6 chemistry와 소량의 02/HBr의 첨가가스를 이용한 single_step 공정을 통해 공정의 간소화 및 식각 프로파일을 개선하여 최적의 HAR 실리콘 식각공정 조건을 확보하고자 하였다.

• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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• v.23 no.5
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• pp.353-357
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• 2010

Recently, silicon etching have received much attention for display industry, nano imprint technology, silicon photonics, and MEMS application. After the etching process, removing of etch mask and residue of sidewall is very important. The investigation of the etched mask removing was carried out by using the ashing, HF dipping and acid cleaning process. Experiment shows that oxygen component of reactive gas and photoresist react with silicon and converting them into the mask fence. It is very difficult to remove by using ashing or acid cleaning process because mask fence consisted of Si and O compounds. However, dilute HF dipping is very effective process for SiOx layer removing. Finally, we found optimized condition for etched mask removing.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 1999.07a
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• pp.244-244
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• 1999

Liquid Crystal Displays(LCDs) 투명성 전도막으로 사용하는 Indium Tin Oxide (ITO)의 고밀도 식각특성을 조사하였다. 특히 ITO식각의 경우, pixel electrode 전극에서 사용되는 underlayer인 SiO2, Si3N4와의 최적의 선택비를 얻는데 중점을 두고 있다. 따라서 본 실험에서는 Inductively Coupled Plasma(ICP)를 이용하여 source power, gas combination, bias voltage, pressure 및 기판온도에 따른 ITO의 식각 특성과 이의 underlayer인 SiO2, Si3N4와의 선택비를 조사하였다. Ar과 CH4를 주된 식각가스로서 사용하였으며 첨가가스로는 O2와 HBr를 사용하였다. ITO의 식각특성을 이해하기 위하여 Quadruple Mass Spectrometry(QMS), Optical emission spectroscopy(OES) 이용하였으며, 식각된 sample의 잔류물을 조사하기 위하여 X-ray photoelectron spectroscopy(XPS)를 이용하여 분석하였다. Ar gas에 적정량의 CH4 혼합이 순수한 Ar 가스로 식각한 경우에 비하여 ITO와 SiO2, Si3N4의 선택비가 높았으며, 더 높은 식각 선택비를 얻기 위하여 Ar/CH 분위기에서 첨가가스 O2, HBr을 사용하였다. Source power 및 bias 증가에 따라 ITO의 식각률은 증가하나, underlayer와의 선택비는 감소함을 보였다. 본 실험에서 측정된 ITO의 high 식각률은 약 1500$\AA$/min이며, SiO2, Si3N4와의 high selectivity는 각각 7:1, 12:1로 나타났다. ITO의 etchrate 및 선택비는 source power, bias, pressure, CH 가스첨가에 의존하였지만 기판온도에는 큰 변화가 없음을 관찰하였다. 또한 적정량의 가스조합으로 식각된 시편의 잔류물을 줄일 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 1999.07a
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• pp.248-248
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• 1999

현재 반도체 공정에서 사용하는 건식식각 공정은 고밀도 프라즈마를 사용한 플라즈마 장비를 사용하는 경향이 증대되고 있으며 이와 같은 고밀도 플라즈마 장비의 사용은 반도체 소자의 최소 선폭(CD)이 deep sub-micron으로 감소하고 반면 실리콘 웨이퍼의 크기는 8인치 직경이상으로 증가하여 가고 있어서 그 필요성이 더욱 더 증가되고 있다. 특히 TFT-LCD를 비롯한 PDP, 그리고 FED 등과 같은 여러 가지 형태의 평판 디스플레이의 제조공정에 있어서도 실리콘 기판에 비하여 대면적의 기판을 이용하고 또한 사각형 형태의 시편공정이 요구되므로 평판 디스플레이에서도 고밀도의 균일한 플라즈마 유지가 중요하다. 따라서, 본 실험에서는 여러 가지 형태의 영구자석 및 전자석의 세기 및 배열이 유도결합형 플라즈마에 미치는 효과(plasma&etch uniformity, etch rate, etc.)를 살펴보기 위해서, 유도결합형 플라즈마 chamber(210mm$\times$210mm) 내부에 magnetic cusping을 위한 영구자석용 하우스를 제작하여 표면에서 3000Gauss의 자장세기를 갖는 소형영구자석을 부착하였으며,외벽에는 chamber와 같이 사각형태로 40회 감겨진 50cm$\times$50cm 의 크기로 chamber 상하에 1개씩 Helmholtz 코일 형태로 설치하였다. 식각가스로는 Cl2, HBr, 그리고 BCl3 gas를 이용하여 axial magnet과 multidipole magnet 유무에 따른 반응성 gas의 polysilicon 식각특성을 살펴보았으며, 또한 electrostatic probe(ESP, Hiden Analytic미)를 이용하여 이들 반응성 gas에 대한 magnetically enhanced inductively coupled plasma의 특성분석을 수행하였따. Cl2, HBr, BCl3의 반응성 식각가스 조합을 이용하여 polysilicon의 식각속도 및 식각선택도를 관찰한 결과, 어떠한 자장도 가하지 않은 경우에 비해 gas의 분해율이 가장 높은 영구자석과 전자석의 조합에서 가장 높은 식각도가 관찰되었다. 특히 pure Cl2 플라즈마의 경우, Axial 방향의 전자석만을 가한 경우 식각속도에 있어서는 큰 증가를 보였으나, 식각균일도(식각균일도:8.8%)는 다소 감소하였으며, Axial 방향의 전자석과 영구자석을 조합한 경우 가장 높은 식각속도를 얻었으며, 식각균일도는 Axial 방향의 전자석만을 사용하였을 경우와 비교하여 향상되었다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.13 no.3
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• pp.120-126
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• 2004

A damage-reduced trench was investigated in view of the defect distribution along trench sidewall and bottom using high resolution transmission electron microscopy, which was formed by HBr plasma and additive gases in magnetically enhanced reactive ion etching system. Adding $O_2$ and other additive gases into HBr plasma makes it possible to eliminate sidewall undercut and lower surface roughness by forming the passivation layer of lateral etching. To reduce the RIE induced damage and obtain the fine shape trench corner rounding, we investigated the hydrogen annealing effect after trench formation. Silicon atomic migration on trench surfaces using high temperature hydrogen annealing was observed with atomic scale view. Migrated atoms on crystal surfaces formed specific crystal planes such as (111), (113) low index planes, instead of fully rounded comers to reduce the overall surface energy. We could observe the buildup of migrated atoms against the oxide mask, which originated from the surface migration of silicon atoms. Using this hydrogen annealing, more uniform thermal oxide could be grown on trench surfaces, suitable for the improvement of oxide breakdown.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.8 no.7
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• pp.634-640
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• 1998

A well- shaped trench was investigated in view of the defect distribution along trench sidewall and bottom using high resolution transmission electron microscopy. The trench was formed by HBr plasma and additive gases in magnetically enhanced reactive ion etching system. Adding $0_2$ and other additive gases into HBr plasma makes it possible to eliminate sidewall undercut and lower surface roughness by forming the passivation layer of lateral etching, resulted in the well filled trench with oxide and polysilicon by subsequent deposition. The passivation layer of lateral etching was mainly composed of $SiO_xF_y$ $SiO_xBr_y$ confirmed by chemical analysis. It also affects the generation and distribution of lattice defects. Most of etch induced defects were found in the edge region of the trench bottom within the depth of 10$\AA$. They are generally decreased with the thickness of residue layer and almost disappeared below the uni¬formly thick residue layer. While the formation of crystalline defects in silicon substrate mainly depends on the incident angle and energy of etch species, the region of surface defects on the thickness of residue layer formed during trench etching.