• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제36권1호
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• pp.88-92
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• 2023

The ferroelectricity in Hf_0.5Zr_0.5O₂ (HZO) thin films is one of the most interesting topics for next-generation nonvolatile memory applications. It is known that a crystallization process is required at a temperature of 400℃ or higher to form an orthorhombic phase that results in the ferroelectric properties of the HZO film. However, to realize the integration of ferroelectric HZO films in the back-end-of-line, it is necessary to reduce the annealing temperature below 400℃. This study aims to comprehensively analyze the ferroelectric properties according to the annealing temperature (350-500℃) and time (1-5 h) using a furnace as a crystallization method for HZO films. As a result, the ferroelectric behaviors of the HZO films were achieved at a temperature of 400℃ or higher regardless of the annealing time. At the annealing temperature of 350℃, the ferroelectric properties appeared only when the annealing time was sufficiently increased (4 h or more). Based on these results, it was experimentally confirmed that the optimization of the annealing temperature and time is very important for the ferroelectric phase crystallization of HZO films and the improvement of their ferroelectric properties.

• 접착 및 계면
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• 제22권2호
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• pp.57-62
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• 2021

원자층 두께의 이차원 전이금속 칼코겐화합물은 그래핀과 비슷한 형태의 이차원 구조로 이루어져 있으며, 전기적 특성을 비롯한 우수한 물리적특성을 보여 차세대 반도체 물질로 각광받고 있다. 그래핀의 대면적 합성의 경우 이미 기술적으로 성숙되어 화학기상 증착법을 이용하여 웨이퍼 수준의 크기만큼 단결정 합성이 가능해졌으나, 이차원 전이금속 칼코겐화합물의 경우 현재 수에서 수백 ㎛ 수준에 머물러 있는 것이 실정이다. 본 논문에서는 최근에 보고된 용융염 기반의 화학기상증착법을 통한 이차원 단층 MoS2₂합성법에서 공정변수가 MoS₂단결정의 크기에 미치는 영향에 대해 조사하였다. 그 결과, 최적화된 조건에서 약 420 ㎛의 고품질 단층 단결정 MoS₂가 합성될 수 있다는 사실을 광학 현미경, 원자력 현미경, 라만 분광, 그리고 광루미네선스 분광 분석을 통하여 밝혀내었다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 하계학술대회 논문집 Vol.9
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• pp.169-169
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• 2008

To keep pace with scaling trends of CMOS technologies, high-k metal oxides are to be introduced. Due to their high permittivity, high-k materials can achieve the required capacitance with stacks of higher physical thickness to reduce the leakage current through the scaled gate oxide, which make it become much more promising materials to instead of $SiO_2$. As further studying on high-k, an understanding of the relation between the etch characteristics of high-k dielectric materials and plasma properties is required for the low damaged removal process to match standard processing procedure. There are some reports on the dry etching of different high-k materials in ICP and ECR plasma with various plasma parameters, such as different gas combinations ($Cl_2$, $Cl_2/BCl_3$, $Cl_2$/Ar, $SF_6$/Ar, and $CH_4/H_2$/Ar etc). Understanding of the complex behavior of particles at surfaces requires detailed knowledge of both macroscopic and microscopic processes that take place; also certain processes depend critically on temperature and gas pressure. The choice of $BCl_3$ as the chemically active gas results from the fact that it is widely used for the etching o the materials covered by the native oxides due to the effective extraction of oxygen in the form of $BCl_xO_y$ compounds. In this study, the surface reactions and the etch rate of $Al_2O_3$ films in $BCl_3/Cl_2$/Ar plasma were investigated in an inductively coupled plasma(ICP) reactor in terms of the gas mixing ratio, RF power, DC bias and chamber pressure. The variations of relative volume densities for the particles were measured with optical emission spectroscopy (OES). The surface imagination was measured by AFM and SEM. The chemical states of film was investigated using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), which confirmed the existence of nonvolatile etch byproducts.

• 한국표면공학회지
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• 제38권2호
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• pp.65-68
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• 2005

The effect of crystal orientation and microstructure on the mechanical properties of $TaN_x$ was investigated. $TaN_x$ films were grown on $SiO_2$ substrates by ultrahigh vacuum unbalanced magnetron sputter deposition in mixed $Ar/N_2$ discharges at 20 mTorr (2.67 Pa) and at $350^{\circ}C$. Unlike the Ti-N system, in which TiN is the terminal phase, a large number of N-rich phases in the Ta-N system could lead to layers which had nano-sized lamella structure of coherent cubic and hexagonal phases, with a correct choice of nitrogen fraction in the sputtering mixture and ion irradiation energy during growth. The preferred orientations and the micro-structure of $TaN_x$ layers were controlled by varing incident ion energy $E_i\;(=30eV\~50eV)$ and nitrogen fractions $f_{N2}\;(=0.1\~0.15)$. $TaN_x$ layers were grown on (0002)-Ti underlayer as a crystallographic template in order to relieve the stress on the films. The structure of the $TaN_x$ film transformed from Bl-NaCl $\delta-TaN_x$ to lamellar structured Bl-NaCl $\delta-TaN_x$ + hexagonal $\varepsilon-TaN_x$ or Bl-NaCl $\delta-TaN_x$ + hexagonal $\gamma-TaN_x$ with increasing the ion energy at the same nitrogen fraction $f_{N2}$. The hardness of the films also increased by the structural change. At the nitrogen fraction of $0.1\~0.125$, the structure of the $TaN_x$ films was changed from $\delta-TaN_x\;+\;\varepsilon-TaN_x\;to\;\delta-TaN_x\;+\;\gamma-TaN_x$ with increasing the ion energy. However, at the nitrogen fraction of 0.15 the film structure did not change from $\delta-TaN_x\;+\;\varepsilon-TaN_x$ over the whole range of the applied ion energy. The hardness increased significantly from 21.1 GPa to 45.5 GPa with increasing the ion energy.

• 한국재료학회지
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• 제9권12호
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• pp.1211-1215
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• 1999

a-C:F 박막은 $C_2F_6$와 $CH_4$를 원료 가스로 하여 증착온도를 상온에서 300$^{\circ}C$까지 변화시켜가면서 ECRCVD 방법으로 증착하였다. 기판과 a-C:F 막 사이의 밀착력 향상을 위해 약 500$^{\AA}C$두께의 DLC 박막을 기판 위에 증착하였다. 증착 온도에 따라 형성된 a-C:F 박막의 증착률, 화학적 결합상태, 결합구조와 원소의 조성비 등을 FTIR, XPS, AFM, 그리고 C-V측정으로부터 분석하였다. 증착 속도와 불소의 함량은 증착온도가 증가할수록 감소하였다. 불소의 상대원자비는 상온에서 증착한 경우 53.9at.%였으며, 300$^{\circ}C$에서 증착한 경우 41.0at.%로 감소하였다. 유전 상수는 증착온도가 상온에서 300$^{\circ}C$까지 증가함에 따라 2.45에서 2.71까지 상승하였다. 증착온도가 증가함으로써 막의 수축은 줄어들었으며 이는 높은 증착온도에서 막의 crosslinking 구조가 증가되었기 때문이다.

• 한국결정성장학회지
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• 제21권3호
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• pp.110-113
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• 2011

본 논문에서는 금속촉매를 이용하여 육각형 GaN 피라미드의 꼭지점 부분에만 마이크로 크기의 GaN 구조를 선택적으로 성장시킬 수 있는 결정 성장 방법에 대하여 연구하였다. GaN Template 위에 $SiO_2$ 막을 증착하고 3 ${\mu}m$의 원형 패턴을 형성하여 metal organic vapor phase epitaxy (MOVPE) 방법으로 선택적 결정 성장에 의해 GaN 피라미드를 성장한 후, photolithography 공정을 이용하여 피라미드 꼭지점 부분에만 Au화 Cr을 각각 증착하였다. GaN 피라미드 구조의 꼭지점 부근에만 금속이 증착된 시료를 MOVPE 반응관에 장착하고 10분 동안 GaN 마이크로 구조를 성장하였다. 성장 온도는 650, 700, $750^{\circ}C$로 변화를 주어 특성 변화를 알아보았다. 막대 형상의 마이크로 GaN 구조들은 {1-101} 결정면들을 구성하는 6개의 결정면에 대해 각각 수직한 방향으로 성장되었으며 이들 구조들의 형성조건과 모양은 성장온도와 금속의 종류에 의해 영향을 받는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.221-221
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• 2014

The present work proposes an improved numerical simulator for design and modification of large area capacitively coupled plasma (CCP) processing chamber. CCP, as notoriously well-known, demands the tremendously huge computational cost for carrying out transient analyses in realistic multi-dimensional models, because electron dissociations take place in a much smaller time scale (${\Delta}t{\approx}10-8{\sim}10-10$) than time scale of those happened between neutrals (${\Delta}t{\approx}10-1{\sim}10-3$), due to the rf drive frequencies of external electric field. And also, for spatial discretization of electron flux (Je), exponential scheme such as Scharfetter-Gummel method needs to be used in order to alleviate the numerical stiffness and resolve exponential change of spatial distribution of electron temperature (Te) and electron number density (Ne) in the vicinity of electrodes. Due to such computational intractability, it is prohibited to simulate CCP deposition in a three-dimension within acceptable calculation runtimes (<24 h). Under the situation where process conditions require thickness non-uniformity below 5%, however, detailed flow features of reactive gases induced from three-dimensional geometric effects such as gas distribution through the perforated plates (showerhead) should be considered. Without considering plasma chemistry, we therefore simulated flow, temperature and species fields in three-dimensional geometry first, and then, based on that data, boundary conditions of two-dimensional plasma discharge model are set. In the particular case of SiH4-NH3-N2-He CCP discharge to produce deposition of SiNxHy thin film, a cylindrical showerhead electrode reactor was studied by numerical modeling of mass, momentum and energy transports for charged particles in an axi-symmetric geometry. By solving transport equations of electron and radicals simultaneously, we observed that the way how source gases are consumed in the non-isothermal flow field and such consequences on active species production were outlined as playing the leading parts in the processes. As an example of application of the model for the prediction of the deposited thickness uniformity in a 300 mm wafer plasma processing chamber, the results were compared with the experimentally measured deposition profiles along the radius of the wafer varying inter-electrode gap. The simulation results were in good agreement with experimental data.

• 한국자기학회지
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• 제5권1호
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• pp.42-47
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• 1995

자기 유도 헤드용 FeN 박막을 RF diode reactive 스퍼터 방법으로 Corning 7059 유리 기판 위에 증착하여 그 자기적 특성을 측정하였다. FeN 박막의 자기적 특성은 박막 두께, 가스 압력, 스퍼터 파워, $N_{2}$와 Ar의 유량비에 큰 영향을 받았다. 스퍼터 파워 800 W, 가스 압력 3 mT, 질소와 아르곤의 유량비 6.6 : 100, 단층 박막의 두께를 $1,000\;{\AA}$에서 $6,000\;{\AA}$으로 변화시키며 보자력의 변화를 측정 하였다. 두께가 $30\;{\AA}$인 $SiO_{2}$ 층을 사이층으로 하여 전체 박막 두께를 $6,000\;{\AA}$으로 고정하고 7층까지 증착한 시편의 보자력과 포화 자화값을 측정하였다. 단층 박막 두께에 따른 자화용이 방향의 보자력은 두께가 증가할수록 감소하였으며 $3,000\;{\AA}$ 이상에서는 거의 변화가 없었다. FeN 다층 박막의 경우 층수가 증가함에 따라 보자력은 감소하였다. X 선 회절 선폭으로 부터 결정립의 크기를 계산한 결과 층수가 증가할수록 결정립의 크기가 $200\;{\AA}$에서 $120\;{\AA}$으로 점차 감소하였다. 최소 보자 력은 4층 박막에서 자화 곤란 방향으로 0.4 Oe을 얻었다. 투자율 측정 결과 최대 상대 투자율은 2,900이었으며, 이들 박막의 차단 주파수는 100 MHz 이상이었다.

• 비파괴검사학회지
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• 제22권4호
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• pp.347-353
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• 2002

수용액에 포함된 수소이온$(H^+)$의 농도를 측정하는 유리 전극형 수소이용 농도(pH) 센서의 기본 구조를 bulk micromachining 기술로 구현하여 소형의 pH 센서를 제작하였다. 박막 증착이 가능한 경사 식각으로 개방된 2개의 기본 구조물을 형성하고, 일정 전위를 유지하기 위한 기준전극은 식각된 구조물 경사면에 박막형 Ag/AgCl으로 확보하였다. $H^+$과 교환 반응으로 전위를 발생시키는 감응부는 Na이 20%이상 포함된 glass로 $100{\mu}m$ 내외로 미세 연마하여 기본 구조물에 접합하여 완성하였다. 또한 외부 용액과 기준 용액의 혼합을 방지하면서 전류 도통 역할을 하는 액간 접촉부는 $50{\mu}m{\times}50{\mu}m$ 크기의 Si 이방성 식각 부분에 한천을 삽입하고 난 다음 기존의 구조물에 접합하여 형성하였다. 각 구조물을 완성한 다음 2M 농도의 KCI 기준 용액을 구조물에 채우고, 상용 에폭시로 센서 구조물을 밀봉하여 센서를 완성하였다. 제작된 pH 센서들은 표준 pH 용액에 대하여 약 90mV/pH의 전위값이 측정되었다.

• 한국자기학회지
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• 제14권1호
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• pp.52-57
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• 2004

본 연구에서는 ㎓ 대역의 박막 인덕터 특성을 수치해석 하였다. 인덕터의 기본 구조는 390$\mu\textrm{m}$${\times}$390$\mu\textrm{m}$, 5.5턴(turn), 선폭 10$\mu\textrm{m}$와 선간격 10$\mu\textrm{m}$의 사각 나선형이다. 주파수 특성은 10 ㎓까지 시뮬레이션 하였다. 기판은 Si, Sapphire, 유리와 GaAs를 모델로 하였고 도체는 Cu이다. 도체의 두께는 2$\mu\textrm{m}$로 고정하였다. 입력과 출력단자의 위치가 서로 반대가 되도록 하기 위하여 턴수는 n.5로 하였다. 기본 구조 인덕터는 초기 인덕턴스 13.0 nH,최대 인덕턴스 60.0 nH 그리고 공진주파수는 4.25 ㎓이었다. 기판의 유전상수가 증가하면 초기 인덕스는 거의 변화가 없으나 공진 주파수는 감소하였다. 인덕터의 턴수를 1.5에서 9.5로 변화시키면, 초기 인덕턴스는 2.9 nH며 16.9 nH로 포화되었으며 Q factor는 소폭 증가하였다. 인덕터의 선폭과 선간격을 증가시키면 초기와 최대 인덕턴스는 감소하였다. 공진 주파수는 증가하였으며, Q factor는 선폭과 선간격을 증가시키면 각각 증가와 감소를 나타내었다.