• The Korean Journal of Ceramics
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• 제1권1호
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• pp.7-12
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• 1995

When a $Ta_O_5$ dielectric film is deposited on a bare silicon, the growth of $SiO_2$ at the $Ta_O_5$/Si interface cannot be avoided. Even though the $SiO_2$ layer is ultrathin (a few nm), it has great effects on the electrical properties of the capacitor. The concentration depth profiles of the ultrathin interfacial $SiO_2$ and $SiO_2/Si_3N_4$ layers were obtained using an Auger electron spectroscopy (AES) equipped with a cylindrical mirror analyzer (CMA). These AES depth profiles were quantitatively analyzed by comparing with the theoretical depth profiles which were obtained by considering the inelastic mean free path of Auger electrons and the angular acceptance function of CMA. The direct measurement of the interfacial layer thicknesses by using a high resolution cross-sectional TEM confirmed the accuracy of the AES depth analysis. The $SiO_2/Si_3N_4$ double layers, which were not distinguishable from each other under the TEM observation, could be effectively analyzed by the AES depth profiling technique.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.362-362
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• 2014

Atomic layer deposition (ALD) can be regarded as a special variation of the chemical vapor deposition method for reducing film thickness. ALD is based on sequential self-limiting reactions from the gas phase to produce thin films and over-layers in the nanometer scale with perfect conformality and process controllability. These characteristics make ALD an important film deposition technique for nanoelectronics. Tantalum pentoxide ($Ta_2O_5$) has a number of applications in optics and electronics due to its superior properties, such as thermal and chemical stability, high refractive index (>2.0), low absorption in near-UV to IR regions, and high-k. In particular, the dielectric constant of amorphous $Ta_2O_5$ is typically close to 25. Accordingly, $Ta_2O_5$ has been extensively studied in various electronics such as metal oxide semiconductor field-effect transistors (FET), organic FET, dynamic random access memories (RAM), resistance RAM, etc. In this experiment, the variations of chemical and interfacial state during the growth of $Ta_2O_5$ films on the Si substrate by ALD was investigated using in-situ synchrotron radiation photoemission spectroscopy. A newly synthesized liquid precursor $Ta(N^tBu)(dmamp)_2$ Me was used as the metal precursor, with Ar as a purging gas and $H_2O$ as the oxidant source. The core-level spectra of Si 2p, Ta 4f, and O 1s revealed that Ta suboxide and Si dioxide were formed at the initial stages of $Ta_2O_5$ growth. However, the Ta suboxide states almost disappeared as the ALD cycles progressed. Consequently, the $Ta^{5+}$ state, which corresponds with the stoichiometric $Ta_2O_5$, only appeared after 4.0 cycles. Additionally, tantalum silicide was not detected at the interfacial states between $Ta_2O_5$ and Si. The measured valence band offset value between $Ta_2O_5$ and the Si substrate was 3.08 eV after 2.5 cycles.

• 한국재료학회지
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• 제10권8호
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• pp.575-580
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• 2000

Ta(TaC) 필라멘트를 이용한 HF-CVD 법에 의하여 $Si_3N_4$, SiC, WC, $Al_2O_3$를 기판으로 다이아몬드 박막을 증착하고, 그 밀착특성을 평가하였다. 로내의 $CH_4$농도를 10%로 높게 하였을 경우에는 막중에 graphitic(amorphous) carbon이 생성됨을 확인할 수 있었다. 박막을 $12\mu\textrm{m}$ 정도까지 두껍게 하면, WC기판에서는 부분적 박리형상이 관찰되었으나, $Si_3N_4$를 기판으로 하였을 경우에는 안정한 박막을 얻을 수 있었다. Indentation test 결과로부터 grainding에 의한 기판표 처리가 밀착성 향상에 효과적이라는 것을 알 수 있었다. 또 compression topple test에서는 박막의 두께는 밀착성과 반비례의 관계를 가지는 것을 알 수 있었다. 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.447-447
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• 2012

최근 생물전자공학에서 의료 산업 환경 등 많은 분야에 응용 가능한 바이오센서의 연구가 활발해지고 있다. 그 중 의료 분야에서, 수소이온 ($H^+$)의 농도 감지는 인간의 질병을 예측하는데 중요한 지표가 되며 이러한 수소이온 ($H^+$) 농도의 변화를 실시간으로 감지하기 위해 반도체를 기반으로 한 다양한 pH 센서가 제안되었다. Ion sensitive field effect transistor (ISFET), electrolyte-insulator-semiconductor (EIS)는 대표적인 반도체 pH센서로, 작은 소자 크기, 견고한 구조, 빠른 응답속도와 CMOS 공정과의 호환성이 좋다는 장점이 있다. 특히, EIS는 제조공정이 간단하고 감지막의 감지 특성 평가가 용이하기 때문에 지속적으로 연구되고 있는 pH 센서이다. 센서의 감지 특성을 평가함에 있어 감지막의 감지감도와 안정성이 우수해야 하며 이를 위해 high-k 물질이 감지막으로 사용되고 있다. 추가적으로 high-k 물질은 기존의 $SiO_2$와 $Si_3N_4$를 대신하여 높은 유전상수로 인한 고성능, 고감도 센서제작을 가능케 한다. 본 연구에서는, high-k 물질인 $HfO_2$, $Ta_2O_5$, $ZrO_2$, $Al_2O_3$를 각각 $SiO_2$ 완충막에 적층한 이단 감지막을 제작하였고, 그 특성을 기존의 $SiO_2$, $Si_3N_4$ 감지막의 감지특성과 비교하였다. pH 감지 특성을 평가해 본 결과, 기존의 $SiO_2$, $Si_3N_4$ 감지막과 비교했을 때 high-k 물질의 감지막을 갖는 EIS pH 센서에서 감지감도와 안정성 모두 우수하게 나타났다. 특히, high-k 물질 중 $HfO_2$에서 감지감도가 다소 크게 평가되었으나, 화학적 용액에 대한 안정성은 떨어졌다. 반면에 $Al_2O_3$과 $Ta_2O_5$은 화학용액에 대한 안정성 측면에서 최적의 특성을 보임을 확인하였다. 결론적으로, high-k 물질에 대한 전반적인 평가를 통하여 높은 pH 감지감도뿐만 아니라 우수한 안정성의 EIS pH 센서를 제작 할 수 있었다.

• 센서학회지
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• 제4권3호
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• pp.80-88
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• 1995

본 논문에서는 Al 및 TiW 금속을 상하층 전극으로 사용하고 이들 금속사이에 절연물이 존재하는 금속-절연물-금속(metal-insulator- metal : MIM) 구조의 안티휴즈 소자를 만들고 금속층간 절연물의 성질에 따른 안티휴즈 특성에 대하여 연구하였다. 금속층간 절연물로는 R.F 스퍼터링법에의해 형성된 실리콘 산화막과 탄탈륨 산화막으로 구성된 이층 절연물을 사용하였다. 이러한 안티휴즈 구조에서 실리콘 산화막은 프로그램 전의 안티휴즈 소자를 통해 흐르는 누설전류를 감소시켰으며, 실리콘 산화막에 비해 절연 강도가 낮은 탄탈륨 산화막은 안티휴즈 소자의 절연파괴전압을 저 전압으로 낮추는 역할을 하였다. 최종적으로 제조된 $Al/Ta_{2}O_{5}(10nm)/SiO_{2}(10nm)/TiW$ 구조에서 1 nA 이하의 누설전류와 약 9V의 프로그래밍 전압을 갖고 수 초내에 프로그램이 완성되는 전기적 특성이 안정된 안티휴즈 소자를 제조하였다. 그리고 이때 소자의 OFF 및 ON 저항은 각각 $3.65M{\Omega}$ 및 $7.26{\Omega}$이었다. 이와 같은 $Ta_{2}O_{5}/SiO_{2}$ 구조에서 각 절연물의 두께를 조절함으로써 측정 전압에 민감하고 재현성 있는 안티휴즈 소자를 제조할 수 있었다.

• 한국세라믹학회지
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• 제40권1호
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• pp.46-51
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• 2003

Liquid delivery MOCVD 공정으로 200nm 정도의 두께를 가진 강유전성 S $r_{0.7}$B $i_{2.1}$T $a_{2.0}$ $O_{9}$ 박막을 Pt/Ti/ $SiO_2$/Si 기판 위에 증착하였다. 본 실험에서는 Sr(TMHD)$_2$.pmdeta, Bi(ph)$_3$ 그리고 Ta( $O^{i}$ Pr)$_4$(TMHD)를 출발 물질로 사용하였으며 n-butyl acetate와 pentamethyldiethylenetriamine를 용매로 사용하였다. 이 실험의 기판 온도와 압력 조건은 각각 57$0^{\circ}C$와 5 Torr였다. 78$0^{\circ}C$에서 열처리한 SBT 박막의 3V와 5V 인가 전압하에서의 잔류분극값은 각각 7.247 $\mu$C/$\textrm{cm}^2$와 8.485 $\mu$C/$\textrm{cm}^2$이었다.다.다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2000년도 하계학술대회 논문집
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• pp.94-98
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• 2000

Polycrystalline SBTN ferroelectric thin films were prepared by sol-gel method with various Nb mole ratios on Pt/ $SiO_2$/Si (100) substrates. The films were annealed at different temperatures and characterized in terms of phase and microstructure. Relatively a well saturated hysteresis pattern was obtained at x =0.2 in S $r_{0.8}$B $i_{2.3}$(T $a_{1-x}$ N $b_{x}$)$_2$ $O_{9+}$$\alpha$/ thin films. At an applied voltage of 5V, the dielectric constant ($\varepsilon$$_{r}$) and dissipation factor (tan $\delta$) of typical S $r_{0.8}$B $i_{2.3}$(T $a_{1-x}$ N $b_{x}$)$_2$ $O_{9+}$$\alpha$/ thin film (x=0.2) were about 236.2 and 0.034. Measured remanent polarization (2Pr) and coercive field (Ec) were 4.28C/c $m_2$, and 38.88kv/cm respectively. No fatigue was observed up to 6$\times$10$_{10}$ switching cycles at 5V and the normalized polarization reduced by a factor of only 4%.%. 4%.%. 4%.%.%.%.%.

• 한국반도체및디스플레이장비학회:학술대회논문집
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• 한국반도체및디스플레이장비학회 2003년도 추계학술대회 발표 논문집
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• pp.136-140
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• 2003

• 센서학회지
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• 제5권2호
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• pp.15-20
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• 1996

감지막 내부로의 수소이온 확산은 pH-ISFET에서 드리프트로 작용하므로 초박막화된 감지막은 드리프트 시간을 최소화할 것이라는 새로운 인식을 가지고 pH-ISFET의 최대 단점인 드리프트 특성을 개선하기 위하여 sol-gel법으로 $Ta_{2}O_{5}$ 수소이온 감지막을 약 $70{\AA}$정도로 초박막화시킨 ISFET를 제조하고 그 동작특성을 조사하였다. 제조한 $Ta_{2}O_{5}$ 게이트 pH-ISFET는 약 59 mV/pH의 높은 감도를 나타내었고, pH $3{\sim}11$ 범위에서 pH에 따른 ISFET의 출력전압변화는 우수한 선형성을 나타내었으며, 또한 출력전압의 변동에 의한 평균 pH 드리프트는 약 0.06 pH/day로서 비교적 작은 값을 나타내었다.

• 한국자기학회지
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• 제14권5호
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• pp.163-168
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• 2004

나노 두께의 NiFe의 자기적 특성을 살펴보기 위해 Si(100)/ $SiO_2$(200 nm)/Ta(5 nm)/N $i_{80}$F $e_{20}$(1～15 nm)의 구조를 ICP형 헬리콘 스퍼터로 제작하였다. 제작된 시편의 자기적 물성은 SQUID를 이용하여 $\pm$50 Oe에서의 4.2K와 300K에서 각각의 M-H loop를 측정하여 자기탄성에너지 변화와 보자력을 확인하였다. 또한 SQUID로 4.2K-300K에서의 M-T curve를 통해 온도에 따른 포화자화를 두께에 따라 살펴보았다. TEM을 사용하여 제작된 시편의 각 계면간의 미세구조를 살펴보았다 나노두께의 NiFe는 3 nm 이하에서는 $B_{bulk}$=0, $B_{surf}$=-3${\times}$$10^{-7}$(J/$m^2$)의 자기 탄성계수를 보였으며, 보자력은 급격히 증가하는 것을 확인하였다. 나노 두께의 퍼말로이는 계면효과에 의해서 벌크특성과 다른 자기탄성계수, 보자력, Ms의 변화가 발생하였다. 따라서 나노급 소자를 제작할 때 이러한 변화를 고려하여 설계하여야 하였다.