• 한국마이크로전자및패키징학회:학술대회논문집
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• 한국마이크로전자및패키징학회 2003년도 기술심포지움 논문집
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• pp.221-225
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• 2003

The MFIS-FET(Field Effect Transistor) devices using $BLT/Y_2O_3$ buffer layer on p-Si(100) substrates were fabricated by the Sol-Gel method and conventional memory processes. The crystal structure, morphologies and electrical properties of prepared devices were investigated by using various measuring techniques. From the C-V(capacitance-voltage) data at 5V, the memory window voltage of the $Pt/BLT/Y_2O_3/si$ structure decreased from 1.4V to 0.6V with increasing the annealing temperature from $700^{\circ}C\;to\;750^{\circ}C$. The drain current (Ic) as a function of gate voltages $(V_G)$ for the $MFIS(Pt/BLT/Y_2O_3/Si(100))-FET$ devices at gate voltages $(V_G)$ of 3V, 4V and 5V, the memory window voltages increased from 0.3V to 0.8V as $V_G$ increased from 3V to 5V.

• 한국재료학회지
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• 제19권8호
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• pp.437-442
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• 2009

This paper describes an improved strategy for controlling the adhesion force using both the antiadhesion and adhesion layers for a successful large-area transfer process. An MPTMS (3-mercaptopropyltrimethoxysilane) monolayer as an adhesion layer for Au/Pd thin films was deposited on Si substrates by vapor self assembly monolayer (VSAM) method. Contact angle, surface energy, film thickness, friction force, and roughness were considered for finding the optimized conditions. The sputtered Au/Pd ($\sim$17 nm) layer on the PDMS stamp without the anti-adhesion layer showed poor transfer results due to the high adhesion between sputtered Au/Pd and PDMS. In order to reduce the adhesion between Au/Pd and PDMS, an anti-adhesion monolayer was coated on the PDMS stamp using FOTS (perfluorooctyltrichlorosilane) after $O_2$ plasma treatment. The transfer process with the anti-adhesion layer gave good transfer results over a large area (20 mm $\times$ 20 mm) without pattern loss or distortion. To investigate the applied pressure effect, the PDMS stamp was sandwiched after 90$^{\circ}$ rotation on the MPTMS-coated patterned Si substrate with 1-${\mu}m$ depth. The sputtered Au/Pd was transferred onto the contact area, making square metal patterns on the top of the patterned Si structures. Applying low pressure helped to remove voids and to make conformal contact; however, high pressure yielded irregular transfer results due to PDMS stamp deformation. One of key parameters to success of this transfer process is the controllability of the adhesion force between the stamp and the target substrate. This technique offers high reliability during the transfer process, which suggests a potential building method for future functional structures.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2006년도 추계학술대회 논문집 전기물성,응용부문
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• pp.50-52
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• 2006

본 논문은 고성능 다결정 실리콘(Poly-Si) 박막 트랜지스터 (Thin Film Transistor)에서 단일 수직 그레인 경계(Single Perpendlcular Grain Boundary)가 고온 캐리어 스트레스(Hot Carrier Stress) 및 정전류 안정성 평가에서 어떠한 효과를 보이는가에 대해서 살펴보았다. 고온 캐리어 스트레스 하에서($V_G=V_{TH}+1V,\;V_D$ =12V),그레이 경계가 없는 다결정 실리콘 TFT와 비교했을 때 그레인 경계를 가지고 있는 다결정 실리를 TFT는 전기 전도(Electric Conduction)에 작용하는 자유 캐리어(Free Carrier)의 개수가 적기 때문에 상대적으로 더욱 우수한 전기적 특성을 나타낸다. 먼저 1000초 동안 고온 캐리어 스트레스를 가해준 결과 단일 그레인 경계를 가진 다결정 실리콘에서의 트랜스 컨덕턴스(Transconductance)의 이동 정도는 5% 미만으로 확인되었다. 반면에 같은 스트레스 조건 하에서 그레인 경계가 존재하지 않는 다결정 실리콘의 경우에는 그 이동 정도가 약 25%에 달하는 것으로 측정되었다. 다음으로 정전류 스트레스(Constant Current Stress) 인가시, 수직형 그레인 경계가 채널 영역 내에 존재하지 않는 다결정 실리콘 TFT는 드레인 접합 부분의 전계 세기를 비교했을 때, 그레인 경계를 가지고 있는 다결정 실리콘 TFT보다 상대적으로 낮은 원 인 때문에 적게 열화되는(Degraded) 특성을 확인할 수 있었다.

• 한국안광학회지
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• 제13권1호
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• pp.53-58
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• 2008

목적: 안경렌즈용 소형 suptter coating system을 설계하고 제작하고자 한다. 방법: sputter system의 target 설계에 있어서 Essential Macleod thinfilm design software를 이용해 AR 코팅과 mirror 코팅이 동시에 설계 가능한 Si target 을 결정하였으며. 그 후 sputtering 장비를 제작하였다. 결과: $SiO_2$와 $Si_3N_4$의 5층 박막으로 구성되는 AR 코팅의 최적조건은 [air|$SiO_2$(81.3)|$Si_3N_4$(102)|$SiO_2$(19.21)|$Si_3N_4$(15.95)| $SiO_2$(102)|glass] 이였다. Mirror 코팅의 경우, blue color 코팅의 최적조건은 [air|$SiO_2$(56.61)|$Si_3N_4$(135.86)|$SiO_2$(67.64)| $Si_3N_4$(55.4)|$SiO_2$ (53.53)|$Si_3N_4$(51.28)|glass] 이고, green color 코팅의 최적조건은 [air|$SiO_2$(66.2)|$Si_3N_4$(22.76)|$SiO_2$(56.58)| $Si_3N_4$(140.35) |$SiO_2$(152.35)|$Si_3N_4$(70.16)|$SiO_2$(121.87)|glass] 이였으며, gold color 코팅의 최적조건은 [air|$SiO_2$(83.59)|$Si_3N_4$(144.86) |$SiO_2$(11.82)|$Si_3N_4$(129.93)|$SiO_2$(90.01)|$Si_3N_4$(88.37)|glass] 이였다. 결론: 코팅 시간을 줄여 안경단가를 줄이기 위하여 안경렌즈 코팅 시 렌즈의 전 후면을 동시에 코팅을 해야 하기 때문에 sputtering장비 설계를 할 때 안경렌즈 전면과 후면에 동일하게 Si target을 갖춘 cathode를 사용하였고, 렌즈의 곡률을 고려하여 각 층이 동일하게 코팅이 되어야 하기 때문에 target-substrate 간의 간격은 12.5 cm에서 20 cm로 가변할 수 있도록 설계하고 제작하였다. 고품질의 안경렌즈 코팅을 위하여 고진공 펌프로 turbo pump를 이용하였으며, 코팅박막의 균일함을 얻기 위해서 치구를 회전할 수 있도록 설계하고 제작하였다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2010년도 춘계학술발표대회
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• pp.54.2-54.2
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• 2010

최근까지는 주로 비정질 실리콘이 디스플레이의 채널층으로 상용화 되어왔다. 비정질 실리콘 기반의 박막 트랜지스터는 제작의 경제성 및 균일성을 가지고 있어서 널리 상용화되고 있다. 하지만 비정질 실리콘의 구조적인 문제인 낮은 전자 이동도(< $1\;cm^2/Vs$)로 인하여 디스플레이의 대면적화에 부적합하며, 광학적으로 불투명한 특성을 갖기 때문에 차세대 디스플레이의 응용에 불리한 점이 있다. 이런 문제점의 대안으로 현재 국내외 여러 연구 그룹에서 산화물 기반의 반도체를 박막 트랜지스터의 채널층으로 사용하려는 연구가 진행중이다. 산화물 기반의 반도체는 밴드갭이 넓어서 광학적으로 투명하고, 상온에서 증착이 가능하며, 비정질 실리콘에 비해 월등히 우수한 이동도를 가짐으로 디스플레이의 대면적화에 유리하다. 특히 Zinc Oxide의 경우, band gap이 3.4eV로써, transparent conductors, varistors, surface acoustic waves, gas sensors, piezoelectric transducers 그리고 UV detectors 등의 많은 응용에 쓰이고 있다. 또한, a-Si TFTs에 비해 ZnO-based TFTs의 경우 우수한 소자 성능과 신뢰성을 나타내며, 대면적 제조시 우수한 균일성 및 낮은 생산비용이 장점이다. 그러나 ZnO-baesd TFTs의 경우 일정한 bias 아래에서 threshold voltage가 이동하는 문제점이 displays의 소자로 적용하는데 매우 중요하고 문제점으로 여겨진다. 특히 gate insulator와 channel layer사이의 interface에서의 defect에 의한 charge trapping이 이러한 문제점들을 야기한다고 보고되어진다. 본 연구에서는 Zinc Oxide 기반의 박막 트랜지스터를 DC magnetron sputtering을 이용하여 상온에서 제작을 하였다. 또한, $Si_3N_4$ 기판 위에 electron cyclotron resonance (ECR) $O_2$ plasma 처리와 plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD)를 통하여 $SiO_2$ 를 10nm 증착을 하여 interface의 개선을 시도하였다. 그리고 TFTs 소자의 출력 특성 및 전이 특성을 평가를 하였고, 소자의 field effect mobility의 값이 향상을 하였다. 또한 Temperature, Bias Temperature stability의 조건에서 안정성을 평가를 하였다. 이러한 interface treatment는 안정성의 향상을 시킴으로써 대면적 디스플레의 적용에 비정질 실리콘을 대체할 유력한 물질이라고 생각된다.

• 한국진공학회지
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• 제15권1호
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• pp.97-102
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• 2006

양극 산화된 알루미나 (anodized aluminum oxide : AAO)는 균일하고 일정한 크기의 나노기공 패턴을 지니고 있다. AAO를 이온빔 나노 patterning을 위한 이온조사 시 마스크로서 이용하기 위해 AAO 나노 기공을 통과하는 이온빔의 투과율(AAO에 입사한 이온에 대한 투과이온의 양의 비)을 측정하였다. Al bulk foil을 양극 산화하여 두께가 $4{\mu}m$이고 종횡비(두께와 기공의 지름의 비)가 각각 200:1, 100:1 인 AAO를 Goniometer에 부착하여 500 keV의 $O^{2+}$ 이온빔에 대해 나노기공을 정렬시킨 후, 기울임 각에 따른 투과율을 측정한 결과, 종횡비가 200:1, 100:1 일 때 투과율은 각각 약 $10^{-8},\;10^{-4}$로 거의 이온빔이 투과하지 못하였다. 반면에 $SiO_2$ 위에 증착된 Al 박막으로 양극산화하여 종횡비가 5:1인 AAO의 이온빔 투과율은 0.67로 투과율이 현저히 향상되었다. 높은 종횡비를 갖는 AAO의 경우에는 범과 AAO 기공의 정렬이 쉽지 않은데다 알루미나의 비전도성으로 인한 charge-up 현상으로 인해 이온빔이 극히 투과하기 어렵기 때문이다. 실제로 80 keV의 Co 음이온을 종횡비 5:1인 AAO에 조사시킨 후에는 AAO 나노기공과 동일한 크기의 나노 구조체가 형성됨을 주사전자현미경(scanning electron microscopy: SEM) 관찰을 통하여 확인하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 1999년도 제17회 학술발표회 논문개요집
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• pp.71-71
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• 1999

현재 소자 제작에 응용되는 수소화된 비정질 실리콘은 PECVD 방법으로 제작하는 것이 보편적인 방법이다. 그러나 비정질 실리콘 박막 트랜지스터는 band gap edge 근처에서 국재준위가 많아 mobility가 작으며 상온에서 조차 불안정하여 신뢰성이 높지 않고, 도핑된 비정질 실리콘의 높은 비저항 등의 단점으로 인하여 고속 회로에 응용이 불가능하다. 반면 다결정질 실리콘 박막 트랜지스터는 a-Si:H TFT 에 비해 재현성이 우수하고 high resolution, high resolution, high contrast LCD에 응용할 수 있다. 하지만, 다결정 실리콘의 grain boundary로 인해 단결정에 비해 많은 defect 들이 존재하여 전도성을 감소시킨다. 따라서 Mobility를 증가시키기 위해서 grain size를 증가시키고 grain boundary 내에 존재하는 trap center를 감소시켜야 한다. 따라서 본 실험에서는 PECVD 장비로 초기 기판을 plasma 처리하여 다결정 실리콘 박막을 제작하여, 기판 처리에 대한 다결정 실리콘 박막의 성장의 특성을 조사하였다. 실험 방법으로는 PECVD 시스템을 이용하여 SiH4 gas와 H2 gas를 선택적으로 증착시키는 LBL 방법을 사용하여 $\mu$c-Si:H 박막을 제작하였다. 비정질 층을 gas plasma treatment 하여 다결정질 실리콘의 증착 initial stage 관찰을 주목적으로 관찰하였다. 다결정 실리콘 박막의 구조적 성질을 조사하기 위하여 Raman, AFM, SEM, XRD를 이용하여 grain 크기와 결정화도에 대해 측정하여 결정성장 mechanism을 관측하였다. LBL 방법으로 증착시킨 박막의 Raman 분석을 통해서 박막 증착 초기에 비정질이 증착된 후에 결정질로 상태가 변화됨을 관측할 수 있었고, SEM image를 통해서 증착 회수를 증가시키면서 grain size가 작아졌다 다시 커지는 현상을 볼 수 있었다. 이 비정질 층의 transition layer를 gas plasma 처리를 통해서 다결정 핵 형성에 영향을 관측하여 적정한 gas plasma를 통해서 다결정질 실리콘 박막 증착 공정을 단축시킬 수 있는 가능성을 짐작할 수 있었고, 또한 표면의 roughnes와 morphology를 AFM을 통하여 관측함으로써 다결정 박막의 핵 형성에 알맞은 증착 표면 특성을 분석 할 수 있었다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2003년도 춘계학술발표회 초록집
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• pp.41-41
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• 2003

텅스텐(W)은 높은 thermal stability 와 process compatibility 및 우수한 corrosion r resistance 둥으로 integrated circuit (IC)의 gate 및 interconnection 둥으로의 활용이 대두되고 있으며, 차세대 thin film transistor liquid crystal display (TFT-LCD)의 gate 및 interconnection m materials 둥으로 사용되고 았다. 그러나, 이러한 장점을 가지고 있는 팅스텐 박막이 실제 공정상에 적용되가 위해서는 건식 식각이 주로 사용되는데, 이는 wet chemical 을 이용한 습식 식각을 사용할 경우 낮은 etch rate, line width 의 감소 및 postetch residue 잔류 동의 문제가 발생하기 때문이다. 또한 W interconnection etching 을 하기 위해서는 높은 텅스텐 박막의 etch rate 과 하부 layer ( (amorphous silicon 또는 poly-SD와의 높은 etch selectivity 가 필수적 이 라 할 수 있다. 그러 나, 지금까지 연구되어온 결과에 따르면 텅스탠과 하부 layer 와의 etch selectivity 는 2 이하로 매우 낮게 관찰되고 았으며, 텅스텐의 etch rate 또한 150nm/min 이하로 낮은 값을 나타내고 있다. 따라서 본 연구에서는 halogen-based inductively coupled plasma 를 이용하여 텅스텐 박막 식각시 여러 가지 첨가 가스에 따른 높은 텅스탠 박막의 etch rate 과 하부 layer 와의 높은 etch s selectivity 를 얻고자 하였으며, 그에 따른 식각 메커니즘에 대하여 알아보고자 하였다. $CF_4/Cl_2$ gas chemistry 에 첨 가 가스로 $N_2$와 Ar을 첨 가할 경 우 텅 스텐 박막과 하부 layer 간의 etch selectivity 증가는 관찰되지 않았으며, 반면에 첨가 가스로 $O_2$를 사용할 경우, $O_2$의 첨가량이 증가함에 따라 etch s selectivity 는 계속적으로 증가렴을 관찰할 수 있었다. 이는 $O_2$ 첨가에 따라 형성되는 WOF4 에 의한 텅스텐의 etch rates 의 감소에 비하여, $Si0_2$ 등의 형성에 의한 poly-Si etch rates 이 더욱 크게 감소하였기 때문으로 사료된다. W 과 poly-Si 의 식각 특성을 이해하기 위하여 X -ray photoelectron spectroscopy (XPS)를 사용하였으며, 식각 전후의 etch depth 를 측정하기 위하여 stylus p pmfilometeT 를 이용하였다.

• 한국진공학회지
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• 제18권3호
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• pp.203-207
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• 2009

반도체 공정에서 기존 금속배선으로 사용되던 Al을 대체하여 사용되는 금속배선으로는 Cu가 그 대안으로 인식되고 있다. 이는 비저항값이 Al ($2.66{\mu}{\Omega}$-cm)보다 Cu ($1.67{\mu}{\Omega}$-cm)가 더 작아 RC 지연 시간 (RC delay time)을 극복하기 때문이다. 그러나 Cu의 녹는점은 $1085^{\circ}C$로 높지만 저온에서 쉽게 Si기판과 반응하는 특성을 가지고 있고, 또한 Si과의 접착력이 좋이 않는 것으로 알려져 있다. 이러한 이유로 Cu와 Si과의 반응을 방지하고 접착력을 높이기 위하여 확산방지막의 연구가 꾸준히 진행되고 있다. 본 연구그룹에서는 Cu의 확산을 방지하기 위하여 W-C-N의 확산방지막에 대하여 연구하여 왔다. 지금까지 보고된 연구 결과에 의하면 W-C-N (tungsten-carbon-nitrogen) 확산방지막은 고온에서도 Cu와 Si과의 확산을 효과적으로 방지하는 것으로 보고되었다. 이 논문에서는 W-C-N 확산방지막에 질소(N) 비율을 다르게 증착하여 지금까지 진행한 연구 결과를 기반으로 새로이 Cu의 전자거동현상(Electromigration)에 대하여 연구하였고, 고온 열처리 과정에서 박막의 표면강도 (Surface hardness)를 Nano-Indenter system을 이용하여 연구하였다. 이러한 연구를 통하여 박막내 질소가 포함된 W-C-N 확산방지막이 Cu의 전자거동에 더 안정적이며, 고온 열처리 과정에서도 표면 강도가 더 안정한 연구 결과를 획득하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.100-100
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• 2011

2004년 일본의 Hosono 그룹에 의해 처음 발표된 이래로, amorphous gallium-indium-zinc oxide (a-GIZO) thin film transistors (TFTs)는 높은 이동도와 뛰어난 전기적, 광학적 특성에 의해 큰 주목을 받고 있다. 또한 넓은 밴드갭을 가지므로 가시광 영역에서 투명한 특성을 보이고, 플라스틱 기판 위에서 구부러지는 성질에 의해 플랫 패널 디스플레이나 능동 유기 발광 소자(AM-OLED), 투명 디스플레이에 응용될 뿐만 아니라, 일반적인 Poly-Si TFT에 비해 백플레인의 대면적화에 유리하다는 장점이 있다. 최근에는 Y2O3나 ZrO2 등의 high-k 물질을 gate insulator로 이용하여 높은 캐패시턴스를 유지함과 동시에 낮은 구동 전압과 빠른 스위칭 특성을 가지는 a-GIZO TFT의 연구 결과가 보고되었다. 하지만 투명 디스플레이 소자 제작을 위해 플라스틱이나 유리 기판을 사용할 경우, 기판 특성상 공정 온도에 제약이 따르고(약 $300^{\circ}C$ 이하), 이를 극복하기 위한 부가적인 기술이 필수적이다. 본 연구에서는 p-type Si을 back gate로 하는 Inverted-staggered 구조의 a-GIZO TFT소자를 제작 하였다. p-type Si (100) 기판위에 RF magnetron sputtering을 이용하여 Gate insulator를 증착하고, 같은 방법으로 채널층인 a-GIZO를 70 nm 증착하였다. a-GIZO를 증착하기 위한 sputtering 조건으로는 100W의 RF power와 6 mTorr의 working pressure, 30 sccm Ar 분위기에서 증착하였다. 소스/드레인 전극은 e-beam evaporation을 이용하여 Al을 150 nm 증착하였다. 채널 폭은 80 um 이고, 채널 길이는 각각 20 um, 10 um, 5 um, 2 um이다. 마지막으로 Furnace를 이용하여 N2 분위기에서 $500^{\circ}C$로 30분간 후속 열처리를 실시한 후에, 전기적 특성을 분석하였다.