• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 1999.07a
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• pp.126-126
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• 1999

본 실험의 목적은 FED의 상부, 하부 전극으로 사용되는 Mo를 건식, 습식 식각함으로써 DED 소자의 공정을 개발하는 것이다. Mo는 $261^{\circ}C$의 높은 융점을 지니고 있으며, 우수한 열적 안정성과 비교적 낮은 비저항을 가지는 재료로써 FED와 같은 전계 방출 소자의 cathod 팁 및 전극물질로 사용되어지는 가장 보편적인 물질이다. FED와 같은 전계방출소자가 갖추어야 할 요건은 전자 방출 영역이 소자 동작시 변형되지 않아야 하고, 기계적 ,화학적, 열적 내구성이 좋아야 함인데 이러한 요건을 충족시킬 수 있고 가장 범용적으로 사용되는 물질이 Mo이다. 실험에서 사용된 Mo는 DC magnetron sputter를 사용하여 Ar 가스를 첨가하여 5mTorr하에서 Si 기판위에 증착속도를 300$\AA$/min로 하여 1.6$\mu\textrm{m}$ 증착하였다. 본 실험의 Mo 식각은 고밀도 플라즈마원인 ICP를 이용하였다. 식각특성은 식각 가스조합, inductive power, bias voltage, 공정 압력의 다양한 공정 변수에 따른 식각특성 변화를 관찰하였다. 식각시 chlorine 가스를 주요 식각 가스로 사용하고 BCl3, O2, Ar을 첨가가스로 사용하였으며, inductive power는 300-600, bias voltage는 120-200V 사용하였고 압력은 15-30mTorr, 기판온도는 7$0^{\circ}C$로 유지하였으며 식각마스크로는 electron-beam evaporator로 1$\mu\textrm{m}$ 증착한 SiO2를 patterning하여 사용하였다. 식각속도는 stylus profiler를 이용하여 측정하였으며 식각후 profile은 scanning electron microscopy (SEM)을 통하여 관찰하였다. 실험 결과 순수한 Cl2 BCl3 가스만을 사용한 경우 보다는 Cl2 가스에 O2를 첨가하였을 때 좋은 선택비를 얻었다. 또한, inductive power와 bias voltage, Mo의 식각속도의 적절한 조절을 통해 SiO2에 대한 선택도를 변화시킬 수 있었다. Cl2:O2비를 1:1로 하고 400W/-150V, 20mTorr의 압력, 7$0^{\circ}C$ 기판온도에서 식각시 200$\AA$/min의 Mo 식각속도, SiO2와의 선택비 8:1을 얻을 수 있었다. 또한 실제 FED 소자 구조형성에 적용한 결과 비등방적인 식각형상을 형성할 수 있었다.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.11 no.6
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• pp.492-497
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• 2001

We report the characteristics and the dependence of sputter-deposited Ta films on the process parameters. The properties of as-deposited Ta films such as deposition rate, resistivity, Rs uniformity, reflectivity, and stress were investigated and analyzed as a function of process parameter using a statistical experimental method. The functional relationships between the independent and dependent variables were predicted by surface response. The optimal deposition condition of DC magnetron sputtered Ta films was obtained at the chamber pressure of 2 mTorr, power density of 8 W/$\textrm{cm}^2$, and substrate temperature of 2$0^{\circ}C$ by means of resistivity and Rs uniformity. The fitness value for quadratic model as evaluated by the R- square was 0.85~ 0.9 without pooling. The as-deposited Ta films exhibited the resistivity of ~180$\mu$$\Omega$cm with Rs uniformity of ~2%. The transmission electron microscopy and x-ray diffractometry identified that the phase of as-deposited film was $\beta$-Ta having the grain size of 100~200.

• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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• v.15 no.4
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• pp.373-379
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• 2002

We investigated the evolution of magnetoresistance and magnetic property of tunneling magnetoresistive(TMR) device with microstructure and plasma oxidation time. TMR devices have potential applications for non volatile MRAM and high density HDD reading head. We prepared the tunnel magnetoresistance(TMR) devices of Ta($50{\AA}$)/NiFe($50{\AA}$)/IrMn($150{\AA}$)/CoFe($50{\AA}$)/Al($13{\AA}$)-O/CoFe($40{\AA}$)/FiFe($400{\AA}$)/Ta(($50{\AA}$) structure which have $100{\times}100\mu\textrm{m}^2$ junction area on $2.5{\times}2.5\textrm{cm}^2$ Si/$SiO_2$(($1000{\AA}$) substrates by an inductively coupled plasma(ICP) magnetron sputter. We fabricated the insulating layer using an ICP plasma oxidation method by with various oxidation time from 30 sec to 360 sec, and measured resistances and magnetoresistance(MR) ratios of TMR devices. We found that the oxidized sample for oxidation time of 80 sec showed the highest MR radio of 30.31 %, while the calculated value regarding inhomogeneous current effect indicated 25.18 %. We used transmission electron microscope(TEM) to investigate microstructural evolution of insulating layer. Comparing the cross-sectional TEM images at oxidation time of 150 sec and 360 sec, we found that the thickness and thickness variation of 360 sec-oxidized insulating layer became 30% and 40% larger than those of 150 sec-oxidized layer, repectively. Therefore, our results imply that increase of thickness variation with oxidation time may be one of the major treasons of the MR decrease.

• Journal of the Korean Ceramic Society
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• v.40 no.3
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• pp.268-272
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• 2003

The microstructures of tungsten films were controlled by changing the sputtering pressure and substrate temperatures during D.C. sputter deposition. As the sputtering pressures were decreased, the sputtered models of the tungsten films were changed from the zone I model to zone T model. The tungsten film having zone T model microstructure shows a resistivity of 10${\times}$10$\^$-6/ $\Omega$-cm and (110) preferred orientation. FBAR with Bragg reflector composed of $SiO_2$and tungsten films having zone T model microstructure shows quality factor, Q$\_$s/, of 494 and K$\_$eff/$\^$2/ of 5.5% due to the high acoustic impedance and the smooth surface.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2007.11a
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• pp.115-115
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• 2007

PRAM (Phase Change Random Access Memory)은 상변화 물질의 비저항 차이를 이용한 메모리 소자로 차세대 비휘발성 메모리로 주목받고 있다. 현재 상변화 물질로 사용되고 있는 $Ge_2Sb_2Te_5$ 박막은 결정질 상태에서 저항이 낮아 RESET 동작에서 많은 전력이 소비되고 메모리의 고집적의 어려움이 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 상변화 물질의 개선과 소자 구조의 개선 등의 새로운 접근이 시도되고 있다. 본 연구에서는 $Ge_2Sb_2Te_5$ 박막의 전기적 특성을 개선하기 위해서 이종 원소인 질소를 첨가한 N-doped $Ge_2Sb_2Te_5$ 박막에 대한 특성을 살펴 보았다. $SiO_2$/Si 기판 위에 100 nm 두께의 박막을 D.C. magnetron sputter 방법으로 증착하여, 질소 분위기 $100^{\circ}C{\sim}300^{\circ}C$온도 구간에서 열처리하였다. 열처리에 따른 박막 특성을 관찰하기 위해 면저항 측정, XRD, TEM 분석을 통해 박막 특성을 관찰하였다. 면저항 측정과 XRD peak 분석을 통해 $Ge_2Sb_2Te_5$ 시스템에 비하여 N-doped $Ge_2Sb_2Te_5$ 시스템의 결정화 온도가 상승하였음을 확인하였다. 면저항은 첨가된 질소의 조성이 증가할수록 증가하였고, FCC 상에서 HCP 상으로의 상변화 온도 역시 증가하였다. 첨가된 질소가 $Ge_2Sb_2Te_5$, 박막의 결정 성장을 억제하였고, 상대적으로 높은 저항을 가지고 안정한 FCC상을 고온 열처리 이후에도 유지하였다. 질소 첨가를 이용한 상변화 물질의 열안정성 향상과 저소비전력 구동을 통해 향후 고집적 상변화 메모리에의 적용이 가능하다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2000.02a
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• pp.79-79
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• 2000

탄화규소는 그 전기적, 열적 기계적 안정성 때문에 새로운 반도체 재료로서 주목받고 있는 물질이다. 탄화규소를 이용하여 전자소자를 제조하기 위해서는 ohmic 접촉과 Schottky 접촉을 형성하는 전극물질의 개발이 선행되어야 하며, 고온, 고주파, 고출력용 반도체 소자를 제조하기 위해서는 전극의 고온 안정성 확보가 필수적이다. 따라서 탄화규소 소자의 응용범위는 전극에 의해서 제한된다고 할 수 있다. 일반적으로 전극을 증착한 후 원하는 접촉 특성을 얻기 위해서는 열처리 과정을 거쳐야 하며 접촉의 특성이 열처리에 의해 영향을 받는 것으로 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는 열처리가 금속/탄화규소 접촉의 특성에 미치는 영향을 알아보고자 하였으며, 이를 바탕으로 우수한 Schottky 다이오드의 제작 가능성을 타진해보고자 하였다. 유기실리콘 화합물 원료인 TEMSM(bis-trimethysilylmethane)을 사용하여 실리콘 기판위에 단결정 $eta$-Sic 박막을 증착하였다. 기판의 영향을 줄이기 위하여 $\beta$-Sic 박막의 두께가 $1.5mu extrm{m}$ 이상인 시편을 사용하였다. 전극으로는 Pt를 사용하였으며, 전극 증착은 DC magnetron sputter를 이용하였다. 전기적인 특성을 분석하기 위하여 전류-전압, 커패시턴스-전압 특성을 분석하였고, XRD와 AES를 이용하여 계면에서의 반응을 알아보았다. Hall 측정 결과 모든 $\beta$-Sic 박막은 약 2$\times$1018cm-3 정도의 도핑 농도를 갖는 n형 탄화규소임을 확인하였다. Pt/$\beta$-Sic 접촉은 열처리 전에는 ohmic 접촉 특성을 보였으나 열처리 후에는 Schottky 접촉의 특성을 나타냈다. 전기적 특성 분석을 통하여 열처리 온도가 증가할수록 에너지 장벽의 높이가 증가하는 것을 알 수 있었다. 이상적인 Pt/$\beta$-Sic 접촉의 특성을 보이는 것은 전극 증착시 sputtering에 의하여 계면에 발생한 결함이 도너의 역할을 하여 에너지 장벽의 두께를 감소시켜 tunneling을 촉진하기 때문인 것으로 판단된다. 열처리 후 접촉 특성이 변화하는 것은 이러한 결함들의 소멸 때문으로 생각된다. AES 분석을 통하여 열처리시 Pt가 $\beta$-Sic 내부로 확산하는 것을 알 수 있었으며, 이 때 Pt가 $\beta$-Sic 와 반응하여 계면에 실리사이드가 형성됨으로써 Pt/$\beta$-Sic 계면이 보다 안정한 탄화규소 박막 내부로 이동하게 되고 계면의 결함 농도가 줄어드는 것이 접촉 특성 변화의 원인이라 할 수 있다. 열처리 온도가 증가함에 따라 계면이 점점 $\beta$-Sic 내부로 이동하여 결함농도가 낮아지기 때문에 tunneling 효과가 감소하여 에너지 장벽이 높아지게 된다. Pt를 ohmic 접촉과 Schottky 접촉 전극물질로 이용하여 제작한 Schottky 다이오드는 ohmic 접촉 형성시 Schottky 접촉에 발생하는 wputtering 손상에 의하여 좋은 정류특성을 얻지 못하였다. 따라서 chmic 접촉 전에 Schottky 접촉의 passivation이 필요한 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.277-277
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• 2010

The capacity of the carbonaceous materials reached ca. $350\;mAhg^{-1}$ which is close to theorestical value of the carbon intercalation composition $LiC_6$, resulting in a relatively low volumetric Li capacity. Notwithstanding the capacities of carbon, it will not adjust well to the need so future devices. Silicon shows the highest gravimetric capacities (up to $4000\;mAhg^{-1}$ for $Li_{21}Si_5$). Although Si is the most promising of the next generation anodes, it undergoes a large volume change during lithium insertion and extraction. It results in pulverization of the Si and loss of electrical contact between the Si and the current collector during the lithiation and delithiation. Thus, its capacity fades rapidly during cycling. We focused on electrode materials in the multiphase form which were composed of two metal compounds to reduce the volume change in material design. A combination of electrochemically amorphous active material in an inert matrix (Si-M) has been investigated for use as negative electrode materials in lithium ion batteries. The matrix composited of Si-M alloys system that; active material (Si)-inactive material (M) with Li; M is a transition metal that does not alloy with Li with Li such as Ti, V or Mo. We fabricated and tested a broad range of Si-M compositions. The electrodes were sputter-deposited on rough Cu foil. Electrochemical, structural, and compositional characterization was performed using various techniques. The structure of Si-M alloys was investigated using X-ray Diffractometer (XRD) and transmission electron microscopy (TEM). Surface morphologies of the electrodes are observed using a field emission scanning electron microscopy (FESEM). The electrochemical properties of the electrodes are studied using the cycling test and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). It is found that the capacity is strongly dependent on Si content and cycle retention is also changed according to M contents. It may be beneficial to find materials with high capacity, low irreversible capacity and that do not pulverize, and that combine Si-M to improve capacity retention.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.182.1-182.1
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• 2013

Silver (Ag)는 높은 반사율을 가지고 있어 Top-Emission Organic Light Emitting Diode (T-OLED)의 반사전극으로 사용하기 적합하지만 일함수가 낮은 단점 (4.3 eV)을 가지고 있다. 이런 낮은 일함수를 증가시키기 위하여 Ag 박막 표면을 산화시켜 일함수를 증가시키기 위한 연구가 진행중에 있으며, 이 연구에서는 UV로 $O_3$을 발생시켜 Ag 박막 표면을 산화시키기 위한 연구를 진행하였다. 특히, Ag 박막 표면의 일함수 변화를 측정하기 위하여 SPM (Scanning Probe Microscopy)의 KPFM (Kelvin Probe Force Microscopy) mode를 적용하여 nano 영역에서의 일함수 변화를 surface potential로 측정하여 UV 표면 산화에 의한 표면 일함수 형상을 확인하였다. Ag 박막은 rf magnetron sputter를 사용하여, Si 기판위에 300nm 두께로 증착시켰다. 이후 $O_3$ 발생되는 UV 램프로 Ag 박막 표면 30초 간격으로 최대 5분간 산화시켰으며, 이후 KPFM mode를 사용하여 산화 시간에 따른 Ag 박막 표면의 potential 변화를 측정하였다. 0~3분간 산화된 Ag 박막 표면의 potential은 약 6 mV로 일정하였으나 3분 이후 최대 110 mV까지 급격하게 변화하는 것을 확인할 수 있었다. Ag 박막 표면의 RMS roughness는 UV 산화처리 전0.7 nm였으나, potential이 급격하게 증가하는 시점인 3분 이후 2.83 nm로 약 400% 이상 증가하였다. 이를 통해 $O_3$ 발생 UV 램프로 산화된 Ag 박막의 표면 물성은 처리 시간에 따라 급격히 변하는 것을 확인하였다.

• Journal of the Korean Magnetics Society
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• v.5 no.5
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• pp.874-879
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• 1995

Magnetic properties of FeMoN, FeMoTaN, FeTaN and FeTaC films deposited by DC magnetron reactive sputter were investigated, and correlated with their microstructure. FeMoN films were not showen the soft magnetic prop¬erties, because of generated $Fe_{2}Mo$, $Fe_{3-2}N$ and $Fe_{4}N$ phases. Ta added films, however, effectivly retarded the $\alpha$-Fe grain growth and suppressed the generation of Fe nitrides or carbides during heat treatement. The soft magnetic properties of $B_{s}:15\;kG,\;H_{e}:0.25\;Oe,\;\mu':4000(at\;5\;MHz),\;and\;B_s:14.5\;kG,\;He:0.25\;Oe,\;\mu':2700(5MHz)$ were observed in $Fe_{78.8} Ta_{8.5}N_{12.7}\;and\;Fe{75.6}Ta_{8.1}C_{16.3}$ films, respectively.

• Journal of the Korean Ceramic Society
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• v.56 no.1
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• pp.49-55
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• 2019

$Ti_{0.33}Al_{0.67}N/CrN$ nano-multilayers, which are known to have excellent wear resistance, were prepared using an unbalanced magnetron sputter to have various periods of 2-5 nm. $Ti_{0.33}Al_{0.67}N$ had a hexagonal structure in a single layer, but converted to a cubic structure by forming a multilayer with CrN, which has a cubic structure. Thus, $Ti_{0.33}Al_{0.67}N$ formed a superlattice in the multilayer. The $Ti_{0.33}Al_{0.67}/CrN$ multilayer with a period of 2.5 nm greatly exceeded the hardness of the $Ti_{0.33}Al_{0.67}N$ and the CrN single layer, reaching 39 GPa. According to the low angle X-ray diffraction results, the $Ti_{0.33}Al_{0.67}N/CrN$ multilayer maintained its as-coated structure to a temperature as high as $700^{\circ}C$ and exhibited hardness of 30 GPa. The thickness of the oxide layer of the $Ti_{0.33}Al_{0.67}N/CrN$ multilayered coating was less than one-tenth of those of the single layers. Thus, $Ti_{0.33}Al_{0.67}N/CrN$ multilayered coating had hardness and oxidation resistance far superior to those of its constituent single layers.