• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.287-287
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• 2011

ITRS(international technology roadmap for semiconductors)에 따르면 MOS (metal-oxide-semiconductor)의 CD(critical dimension)가 45 nm node이하로 줄어들면서 poly-Si/SiO2를 대체할 수 있는 poly-Si/metal gate/high-k dielectric이 대두되고 있다. 일반적으로 metal gate를 식각시 정확한 CD를 형성시키기 위해서 plasma를 이용한 RIE(reactive ion etching)를 사용하고 있지만 PIDs(plasma induced damages)의 하나인 PICD(plasma induced charging damage)의 발생이 문제가 되고 있다. PICD의 원인으로 plasma의 non-uniform으로 locally imbalanced한 ion과 electron이 PICC(plasma induced charging current)를 gate oxide에 발생시켜 gate oxide의 interface에 trap을 형성시키므로 그 결과 소자 특성 저하가 보고되고 있다. 그러므로 본 연구에서는 이에 차세대 MOS의 metal gate의 식각공정에 HDP(high density plasma)의 ICP(inductively coupled plasma) source를 이용한 중성빔 시스템을 사용하여 PICD를 줄일 수 있는 새로운 식각 공정에 대한 연구를 하였다. 식각공정조건으로 gas는 HBr 12 sccm (80%)와 Cl2 3 sccm (20%)와 power는 300 w를 사용하였고 200 eV의 에너지로 식각공정시 TEM(transmission electron microscopy)으로 TiN의 anisotropic한 형상을 볼 수 있었고 100 eV 이하의 에너지로 식각공정시 하부층인 HfO2와 높은 etch selectivity로 etch stop을 시킬 수 있었다. 실제 공정을 MOS의 metal gate에 적용시켜 metal gate/high-k dielectric CMOSFETs의 NCSU(North Carolina State University) CVC model로 effective electric field electron mobility를 구한 결과 electorn mobility의 증가를 볼 수 있었고 또한 mos parameter인 transconductance (Gm)의 증가를 볼 수 있었다. 그 원인으로 CP(Charge pumping) 1MHz로 gate oxide의 inteface의 분석 결과 이러한 결과가 gate oxide의 interface trap양의 감소로 개선으로 기인함을 확인할 수 있었다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2006년도 제37회 하계학술대회 논문집 C
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• pp.1376-1377
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• 2006

본 연구에서는 고밀도 플라즈마 식각 시스템을 이용하여 contact hole 식각을 연구하였다. 실험은 공정 변수에 따른 식각 특성을 변화를 SEM 분석을 이용하여 보였으며 공정 압력 증가에 따른 contact hole 패턴의 하부 및 측면이 vertical 하지 못한 현상을 볼 수 있었으며 이는 과도한 라디컬 생성으로 인하여 식각 반응 부산물과 폴리머가 식각 패턴 밖으로 탈착되지 못하여 나타나는 것으로 생각되며 하부 bias 전력을 증가시킴으로써 식각 반응 부산물과 폴리머의 탈착을 도와 식각 프로파일 개선에 영향을 줌을 확인하였다. 또한, 본 장비의 낮은 전자온도 등의 특성으로 인하여 PR의 degradation 현상 등이 나타나지 않았다.

• 한국진공학회지
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• 제8권4B호
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• pp.541-547
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• 1999

Reactive ion etching process for InP using BCl3/O2/Ar high density inductively coupled plasma was investigated. The experimental design method proposed by the Taguchi was utilized to cover the whole parameter range while maintaining reasonable number of actual experiments. Results showed that the ICP power and the chamber pressure were the two dominant parameters affectsing etch results. It was also observed that the etch rate decreased and the surface roughness improved as the ICP power and the bias voltage increased and as the chamber pressure decreased. The Addition of oxygen to the gas mixture drastically improved surface roughness by suppressing the formation of the surface reaction product. The optimum condition was ICP power 600W, bias voltage -100V, 10% $O_2$, 6mTorr, and $180^{\circ}C$, resulting in about 0.15$\mu\textrm{m}$ etch rate with smooth surfaces and vertical mesa sidewalls Also, the maximum etch rate of abut 4.5 $\mu\textrm{m}$/min was obtained at the condition of ICP power 800W, bias voltage -150V, 15% $O_2$, 8mTorr and $160^{\circ}C$.

• 한국표면공학회지
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• 제36권5호
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• pp.418-422
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• 2003

평판형 유도결합 플라즈마 식각장비(inductively coupled plasma etcher)를 이용하여 각종 공정조건들에 따른 GaAs의 식각특성을 연구하였다. 공정변수들은 ICP 소스파워(0-500 W), RIE 척파워(0-150 W), 가스 종류($BCl_3$, $BCl_3$/Ar, $BCl_3$/Ne) 및 가스혼합비였다. $BCl_3$ 가스만을 이용하여 GaAs를 식각한 경우보다 25%의 Ar이나 Ne같은 불활성 기체를 혼합한 $15BCl_3$/5Ar, $15BCl_3$/5Ne 가스를 이용한 경우의 식각률이 더 우수한 것을 확인하였다. 그리고 50% 이하의 Ar이 혼합된 $BCl_3$/Ar의 경우는 높은 식각률 (＞4,000 $\AA$/min)과 평탄한 표면(RMS roughness : ＜2 nm)을 얻을 수 있었지만 지나친 양(＞50%)의 Ar의 혼합은 오히려 표면을 거칠게 하거나 식각률을 떨어뜨리는 결과를 가져왔다. 그리고 20 sccm $BCl_3$, 100 W RIE 척파워, 300 W ICP 소스파워, 공정압력이 7.5 mTorr인 조건에서의 GaAs의 식각결과는 아주 우수한 특성(식각률: ∼ 4,000, $\AA$/min, 우수한 수직측벽도: ＞$87^{\circ}$, 평탄한 표면: RMS roughness : ∼0.6 nm)을 나타내었다.

• 한국정보디스플레이학회:학술대회논문집
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• 한국정보디스플레이학회 2000년도 제1회 학술대회 논문집
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• pp.85-87
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• 2000

In this study, high-density plasma etching characteristics of ITO(indium tin oxide) films used for transparent electrodes in display devices have been investigated. The etch characteristics of ITO as a function of $Ar/CH_4$ gas mixtures were analyzed using QMS(quadrupole mass spectrometry), OES(optical emission spectroscopy), and ESP(electrostatic probe). ITO etch rates were increased with the addition of moderate amount of $CH_4$ to Ar due to the increased chemical reaction between $CH_3$ or H and ITO in addition to the physical sputtering of ITO by Ar ion bombardment. However, the addition of excess amount of $CH_4$ decreased the ITO etch rates possibly due to the increased polymer formation on the ITO surface. Also, the measurement data obtained by QMS and OES suggested that $CH_3$ radicals are more activity involved in the etching of ITO compared to H radicals.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2000년도 추계학술대회논문집
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• pp.45-48
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• 2000

High dielectric (Ba,Sr)TiO$_3$thin films were etched in an inductively coupled plasma (ICP) as a function of C1$_2$/Ar gas mixing ratio. Under Cl$_2$(20)/Ar(80), the maximum etch rate of the BST films was 400$\AA$/min and selectivities of BST to Pt and PR were obtained 0.4 and 0.2, respectively. We investigated the etched surface of BST by x-ray photoelectron spectroscopy (XPS), atomic force microscopy (AFM) and x-ray diffraction (XRD). From the result of XPS analysis, we found that residues of Ba-Cl and Ti-Cl bonds remained on the surface of the etched BST for high boiling point. The surface roughness decreased as Cl$_2$increases in C1$_2$/Ar plasma because of non-volatile etching products. This changed the nature of the crystallinity of BST. From the result of XRD analysis, the crystallinity of etched BST film maintained as similar to as-deposited BST under Ar only and Cl$_2$(20)/Ar(80). However, (100) orientation intensity of etched BST film abruptly decreased at Cl$_2$only plasma. It was caused that Cl compounds were redeposited on the etched BST surface and damaged to crystallinity of BST film during the etch process.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2000년도 추계학술대회 논문집
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• pp.45-48
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• 2000

High dielectric (Ba,Sr)TiO$_3$ thin films were etched in an inductively coupled plasma (ICP) as a function of C1$_2$/Ar gas mixing ratio. Under Cl$_2$(20)/Ar(80), the maximum etch rate of the BST films was 400$\AA$/min and selectivities of BST to Pt and PR were obtained 0.4 and 0.2, respectively. We investigated the etched surface of BST by x-ray photoelectron spectroscopy (XPS), atomic force microscopy (AFM) and x-ray diffraction (XRD). From the result of XPS analysis, we found that residues of Ba-Cl and Ti-Cl bonds remained on the surface of the etched BST for high boiling point. The surface roughness decreased as Cl$_2$ increases in Cl$_2$/Ar plasma because of non-volatile etching products. This changed the nature of the crystallinity of BST. From the result of XRD analysis, the crystalliility of etched BST film maintained as similar to as-deposited BST under Ar only and Cl$_2$(20)/Ar(80). However, (100) orientation intensity of etched BST film abruptly decreased at Cl$_2$ only plasma. It was caused that Cl compounds were redeposited on the etched BST surface and damaged to crystallinity of BST film during the etch process.

• 공업화학
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• 제18권1호
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• pp.24-28
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• 2007

$Cl_2/Ar$ 가스의 고밀도 플라즈마를 이용하여 ZnO 박막에 대한 식각이 연구되었다. $Cl_2$ 가스의 농도, coil rf power, dc-bias 전압, 그리고 공정 압력을 변화시켜서 ZnO 박막의 식각특성을 체계적으로 조사하였다. $Cl_2$ 가스의 농도가 증가할수록 ZnO 박막의 식각 속도는 증가하였고, 식각된 패턴 주변의 재증착은 감소되었지만 식각된 패턴의 측면 경사는 낮아졌다. Coil rf power와 dc-bias 전압이 증가할수록 ZnO 박막의 식각 속도가 증가하였고, 식각 프로파일이 개선되었다. 공정 압력이 증가 할수록 ZnO 박막의 식각 속도가 미세하게 증가하였으나 식각 프로파일의 변화는 관찰되지 않았다. 이러한 결과들을 토대로 하여 ZnO 박막의 최적의 식각 조건이 설정되었다. 재증착이나 잔류물이 없이 대략 $75^{\circ}{\sim}80^{\circ}$의 높은 이방성 식각을 갖는 ZnO 박막의 식각이 20% $Cl_2$ 가스의 농도, 1000 W의 coil rf power, 400 V의 dc-bias 전압, 그리고 5 mTorr의 공정 압력에서 성공적으로 이루어졌다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 하계학술대회 논문집 Vol.9
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• pp.477-477
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• 2008

For more than three decades, the gate dielectrics in CMOS devices are $SiO_2$ because of its blocking properties of current in insulated gate FET channels. As the dimensions of feature size have been scaled down (width and the thickness is reduced down to 50 urn and 2 urn or less), gate leakage current is increased and reliability of $SiO_2$ is reduced. Many metal oxides such as $TiO_2$, $Ta_2O_4$, $SrTiO_3$, $Al_2O_3$, $HfO_2$ and $ZrO_2$ have been challenged for memory devices. These materials posses relatively high dielectric constant, but $HfO_2$ and $Al_2O_3$ did not provide sufficient advantages over $SiO_2$ or $Si_3N_4$ because of reaction with Si substrate. Recently, $HfO_2$ have been attracted attention because Hf forms the most stable oxide with the highest heat of formation. In addition, Hf can reduce the native oxide layer by creating $HfO_2$. However, new gate oxide candidates must satisfy a standard CMOS process. In order to fabricate high density memories with small feature size, the plasma etch process should be developed by well understanding and optimizing plasma behaviors. Therefore, it is necessary that the etch behavior of $HfO_2$ and plasma parameters are systematically investigated as functions of process parameters including gas mixing ratio, rf power, pressure and temperature to determine the mechanism of plasma induced damage. However, there is few studies on the the etch mechanism and the surface reactions in $BCl_3$ based plasma to etch $HfO_2$ thin films. In this work, the samples of $HfO_2$ were prepared on Si wafer with using atomic layer deposition. In our previous work, the maximum etch rate of $BCl_3$/Ar were obtained 20% $BCl_3$/ 80% Ar. Over 20% $BCl_3$ addition, the etch rate of $HfO_2$ decreased. The etching rate of $HfO_2$ and selectivity of $HfO_2$ to Si were investigated with using in inductively coupled plasma etching system (ICP) and $BCl_3/Cl_2$/Ar plasma. The change of volume densities of radical and atoms were monitored with using optical emission spectroscopy analysis (OES). The variations of components of etched surfaces for $HfO_2$ was investigated with using x-ray photo electron spectroscopy (XPS). In order to investigate the accumulation of etch by products during etch process, the exposed surface of $HfO_2$ in $BCl_3/Cl_2$/Ar plasma was compared with surface of as-doped $HfO_2$ and all the surfaces of samples were examined with field emission scanning electron microscopy and atomic force microscope (AFM).

• 한국결정성장학회지
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• 제24권6호
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• pp.268-273
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• 2014

$Y_2O_3$ 세라믹 소결체를 제작하기 위해, $Y_2O_3$ 분말을 분산한 상태에서 슬러리에 pH 조절제인 NaOH를 첨가하였으며 결합제로는 PVA, 가소제로는 PEG를 첨가하여 열분무 건조 공정을 거쳐 $Y_2O_3$ 과립형 분말을 제조하였다. ${\phi}14mm$ 크기의 $Y_2O_3$ 세라믹 성형체를 성형하고, $1650^{\circ}C$의 온도에서 소결하여 $Y_2O_3$ 세라믹 소결체를 제작하였다. $Y_2O_3$ 소결체의 미세구조, 밀도 및 내플라즈마 특성이 성형압력 및 소결시간에 따라 분석되었다. $Y_2O_3$ 소결체는 $CHF_3/O_2/Ar$ 플라즈마에 노출시켜, $Ar^+$ 이온빔에 의한 물리적반응 식각과 $CHF_3$로부터 분해된, $F^-$ 이온에 의한 화학적반응 식각에 의한 건식 식각 처리가 이루어졌다. 본 연구에서 $Y_2O_3$ 소결체 소결시간의 증가에 따라, 비교적 높은 밀도를 나타내었으며, 내플라즈마 특성이 향상되는 것으로 나타났다.