• Journal of the Korean Ceramic Society
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• v.34 no.7
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• pp.685-692
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• 1997

Effects of sintering temperature and time on the phase formation, the characteristics of sintering and electrical behaviors of NASICON compounds with Na3Zr2Si2PO12 and Na3.2Zr1.3Si2.2P0.8O10.5 compositions synthesized by solid state reaction were investigated. Maximum relative densities of 96% and 91% were obtained for Na3Zr2Si2PO12 and Na3.2Zr1.3Si2.2P0.8O10.5 compounds, respectively. Complex impedance analysis in a frequency range below 4 MHz was performed to measure the ionic conductivity and migration barrier height of the compounds at RT-30$0^{\circ}C$. The maximum ionic conductivity and the minimum migration barrier height were 0.45 ohm-1cm-1 and 0.07 eV, respectively. The migration barrier height of the high temperature form (space group : R3c) is about 30-40% of that of the low temperature form (space group : C2/c) in two NASICON compounds. Ionic conductivity increases with increasing sinterability, and the presence of glass phase in Na3.2Zr1.3Si2.2P0.8O10.5 compounds lowers significantly ionic conductivity at temperatures above 14$0^{\circ}C$.

• Journal of the Semiconductor & Display Technology
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• v.18 no.1
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• pp.32-37
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• 2019

Titanium dioxide ($TiO_2$) is a promising dielectric material in the semiconductor industry for its high dielectric constant. However, for utilization on Si substrate, $TiO_2$ film meets with a difficulty due to the large leakage currents caused by its small conduction band energy offset from Si substrate. In this study, we propose an in-situ plasma oxidation process in plasma-enhanced atomic layer deposition (PE-ALD) system to form an oxide barrier layer which can reduce the leakage currents from Si substrate to $TiO_2$ film. $TiO_2$ film depositions were followed by the plasma oxidation process using tetrakis(dimethylamino)titanium (TDMAT) as a Ti precursor. In our result, $SiO_2$ layer was successfully introduced by the plasma oxidation process and was used as a barrier layer between the Si substrate and $TiO_2$ film. Metal-oxide-semiconductor ($TiN/TiO_2/P-type$ Si substrate) capacitor with plasma oxidation barrier layer showed improved C-V and I-V characteristics compared to that without the plasma oxidation barrier layer.

• Journal of the Korean Magnetics Society
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• v.16 no.6
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• pp.283-286
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• 2006

We have studied the role of ${\alpha}-Al_{2}O_{3}$ buffer layer as a diffusion barrier in the Ba-ferrite/$SiO_{2}$ magnetic thin films for high-density recording media. In the interface of amorphous Ba-ferrite $(1900-{\AA}-thick)/SiO_{2}$ thin film during annealing, the interfacial diffusion started to occur at ${\sim}700^{\circ}C$. As the annealing temperature increased up to $800^{\circ}C$, the interfacial diffusion abruptly proceeded resulting in the high interface roughness and the deterioration of the magnetic properties. In order to control the interfacial diffusion at the high temperature, we introduced ${\alpha}-Al_{2}O_{3}$ buffer layer ($110-{\AA}-thick$) in the interface of Ba-ferrite/$SiO_{2}$ thin film. During the annealing of Ba-ferrite/${\alpha}-Al_{2}O_{3}/SiO_{2}$ thin film even at ${\sim}800^{\circ}C$, the interface was very smooth. The magnetic properties, such as saturation magnetization and intrinsic coercivity, were also enhanced, due to the inhibition of interfacial diffusion by the ${\alpha}-Al_{2}O_{3}$ buffer layer. Our study suggests that the ${\alpha}-Al_{2}O_{3}$ buffer layer act as a useful interfacial diffusion barrier in the Ba-ferrite/$SiO_{2}$ magnetic thin films.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.256-256
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• 2012

Cu가 기존 배선물질인 Al을 대체함에 따라 resistance-capacitance delay와 electromigration (EM) 등의 문제들이 어느 정도 해결되었다. 그러나 지속적인 배선 폭의 감소로 배선의 저항 증가, EM 현상 강화 그리고 stability 악화 등의 문제가 지속적으로 야기되고 있다. 이를 해결하기 위한 방법으로 Cu alloy seed layer를 이용한 barrier 자가형성 공정에 대한 연구를 진행하였다. 이 공정은 Cu 합금을 seed layer로 사용하여 도금을 한 후 열처리를 통해 $SiO_2$와의 계면에서 barrier를 자가 형성시키는 공정이다. 이 공정은 매우 균일하고 얇은 barrier를 형성할 수 있고 별도의 barrier와 glue layer를 형성하지 않아 seed layer를 위한 공간을 추가로 확보할 수 있는 장점을 가지고 있다. 또한, via bottom에 barrier가 형성되지 않아 배선 전체 저항을 급격히 낮출 수 있다. 합금 물질로는 초기 Al이나 Mg에 대한 연구가 진행되었으나, 낮은 oxide formation energy로 인해 SiO2에 과도한 손상을 주는 문제점이 제기되었다. 최근 Mn을 합금 물질로 사용한 안정적인 barrier 형성 공정이 보고 되고 있다. 하지만, barrier 형성을 하기 위해 300도 이상의 열처리 온도가 필요하고 열처리 시간 또한 긴 단점이 있다. 본 실험에서는 co-sputtering system을 사용하여 Cu-V 합금을 형성하였고, barrier를 자가 형성을 위해 300도에서 500도까지 열처리 온도를 변화시키며 1시간 동안 열처리를 실시하였다. Cu-V 공정 조건 확립을 위해 AFM, XRD, 4-point probe system을 이용하여 표면 거칠기, 결정성과 비저항을 평가하였다. Cu-V 박막 내 V의 함량은 V target의 plasma power density를 변화시켜 조절 하였으며 XPS를 통해 분석하였다. 열처리 후 시편의 단면을 TEM으로 분석하여 Cu-V 박막과 $SiO_2$ 사이에 interlayer가 형성된 것을 확인 하였으며 EDS를 이용한 element mapping을 통해 Cu-V 내 V의 거동과 interlayer의 성분을 확인하였다. PVD Cu-V 박막은 기판 온도에 큰 영향을 받았고, 200도 이상에서는 Cu의 높은 표면에너지에 의한 agglomeration 현상으로 거친 표면을 가지는 박막이 형성되었다. 7.61 at.%의 V함량을 가지는 Cu-V 박막을 300도에서 1시간 열처리 한 결과 4.5 nm의 V based oxide interlayer가 형성된 것을 확인하였다. 열처리에 의해 Cu-V 박막 내 V은 $SiO_2$와의 계면과 박막 표면으로 확산하며 oxide를 형성했으며 Cu-V 박막 내 V 함량은 줄어들었다. 300, 400, 500도에서 열처리 한 결과 동일 조성과 열처리 온도에서 Cu-Mn에 의해 형성된 interlayer의 두께 보다 두껍게 성장했다. 이는 V의 oxide formation energy가 Mn 보다 작으므로 SiO2와의 계면에서 산화막 형성이 쉽기 때문으로 판단된다. 또한, $V^{+5}$이온 반경이 $Mn^{+2}$이온 반경보다 작아 oxide 내부에서 확산이 용이하며 oxide 박막 내에 여기되는 전기장이 더 큰 산화수를 가지는 V의 경우 더 크기 때문으로 판단된다.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.14 no.4
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• pp.246-250
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• 2004

We have investigated the effects of boron added to Cu film on the Cu-Ti reaction and microstructural evolution of Cu(B) alloy film during annealing of Cu(B)/Ti/$SiO_2$/Si structure. The result were compared with those of Cu(B)/$SiO_2$ structure to identify the effects of Ti glue layers on the Boron behavior and the result grain growth of Cu(B) alloy. The vacuum annealing of Cu(B)/Ti/$SiO_2$ multilayer structure allowed the diffusion of B to the Ti surface and forming $TiB_2$ compounds at the interface. The formed $TiB_2$ can act as a excellent diffusion barrier against Cu-Ti interdiffusion up to $800^{\circ}C$. Also, the resistivity was decreased to $2.3\mu$$\Omega$-cm after annealing at $800^{\circ}C$. In addition, the presence of Ti underlayer promoted the growth Cu(l11)-oriented grains and allowed for normal growth of Cu(B) film. This is in contrast with abnormal growth of randomly oriented Cu grains occurring in Cu(B)/$SiO_2$ upon annealing. The Cu(B)/Ti/$SiO_2$ structure can be implemented as an advanced metallization because it exhibits the low resistivity, high thermal stability and excellent diffusion barrier property.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2004.07c
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• pp.1697-1699
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• 2004

In this investigation, we have studied the diffusion of the $Cu^+$ ion in the Cu/Ta/SiOCH/Si and Cu/Ta/$SiO_2$/Si MIS-C structure. The Cu ions diffusion into the Ta barrier and SiOCH was examined by shift in flatband voltage of capacitance-voltage measurement and leakage current of current-voltage measurement. These evalution indicated that $Cu^+$ ion diffusion rate in Ta/SiOCH is considerably lower then the Ta/$SiO_2$ structure. And diffusion barrier Ta(50[nm]) is useful barrier against $Cu^+$ ion diffusion up to 450$^{\circ}C$.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.127-127
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• 2011

전하 트랩형 비휘발성 메모리는 10년 이상의 데이터 보존 능력과 빠른 쓰기/지우기 속도가 요구 된다. 그러나 두 가지 특성은 터널 산화막의 두께에 따라 서로 trade off 관계를 갖는다. 즉, 두 가지 특성을 모두 만족 시키면서 scaling down 하기는 매우 힘들다. 이것의 해결책으로 적층된 유전막을 터널 산화막으로 사용하여 쓰기/지우기 속도와 데이터 보존 특성을 만족하는 Tunnel Barrier engineered Memory (TBM)이 있다. TBM은 가운데 장벽은 높고 기판과 전극쪽의 장벽이 낮은 crested barrier type이 있으며, 이와 반대로 가운데 장벽은 낮고 기판과 전극쪽의 장벽이 높은 VARIOT barrier type이 있다. 일반적으로 유전율과 밴드갭(band gap)의 관계는 유전율이 클수록 밴드갭이 작은 특성을 갖는다. 이러한 관계로 인해 일반적으로 crested type의 터널 산화막층은 high-k/low-k/high-k의 물질로 적층되며, VARIOT type은 low-k/high-k/low-k의 물질로 적층된다. 이 형태는 밴드갭이 다른 물질을 적층했을 때 전계에 따라 터널 장벽의 변화가 민감하여 전자의 장벽 투과율이 매우 빠르게 변화하는 특징을 갖는다. 결국 전계에 민감도 향상으로 쓰기/지우기 속도가 향상되며 적층된 유전막의 물리적 두께의 증가로 인해 데이터 보존 특성 또한 향상되는 장점을 갖는다. 본 연구에서는 SiO2/Al2O3 (2/3 nm)와 SiO2/HfAlO (2/3 nm)의 이중 터널 산화막을 증착 시킨 MIS capacitor를 제작한 후 터널 산화막에 전하가 트랩되는 것을 피하기 위하여 다양한 열처리 온도에 따른 current-voltage (I-V), capacitance-voltage (C-V), constant current stress (CCS) 특성을 평가하였다. 급속열처리 공정온도는 600, 700, 800, 900 ${^{\circ}C}$에서 진행하였으며, 낮은 누설전류, 터널링 전류의 증가, 전하의 트랩현상이 최소화되는 열처리 공정의 최적화 실험을 진행하였다.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.16 no.3
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• pp.19-24
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• 2009

Formation of an adhesion/barrier layer and a seed layer by sputtering techniques followed by electroplating has been one of the most widely used methods for the filling of through-Si via (TSV) with high aspect ratio for 3-D packaging. In this research, the adhesion and diffusion-barrier properties of the $TaN_x$ film deposited by reactive sputtering were investigated. The adhesion strength between Cu film and $SiO_2$/Si substrate was quantitatively measured by $180^{\circ}$ peel test and topple test as a function of the composition of the adhesive $TaN_x$ film. As the nitrogen content increased in the adhesive $TaN_x$ film, the adhesion strength between Cu and $SiO_2$/Si substrate increased, which was attributed to the increased formation of interfacial compound layer with the nitrogen flow rate. We also examined the diffusion-barrier properties of the $TaN_x$ films against Cu diffusion and found that it was improved with increasing nitrogen content in the $TaN_x$ film up to N/Ta ratio of 1.4.

• 한국정보디스플레이학회:학술대회논문집
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• 2008.10a
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• pp.657-659
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• 2008

Barrier coating properties of PVA/$SiO_2$ on the flexible substrates (PEN) have been investigated. Thin layer of PVA/$SiO_2$ organic-inorganic hybrid materials were deposited on PEN substrate by the spin-coating. The optical properties and surface roughness of barrier layer on flexible substrate were characterized by AFM, UV-Vis and WVTR/ OTR.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.11a
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• pp.321-321
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• 2008

To obtaingood resolution in PDP, one of the important factors is to achieve the accuracy of barrier ribs. The photolithographic process can be used to form patterns of barrier rib with high accuracy and a high aspect ratio. The composition for photolithography is based on the $B_2O_3-SiO_2-Al_2O_3$ glass system including additives such as alkali oxides and alkali earth oxides. The refractive index and thermal properties in glass system are changed by amount of alkali oxides and alkali earth oxides. Therefore, it is important that additives are controlled to have proper refractive index and thermal properties. The additives are contributed to non-bridging oxygen within the glass network, causing a change of density. In addition to a change of the structural cross-link density, the refractive index, dielectric and thermal properties glass are correlated with ionic radius and polarizability of cations. In this study, we investigated the refractive index and the thermal properties such as glass transition temperature, glass softening temperature and coefficient of thermal expansion by changing composition in the $B_2O_3-SiO_2-Al_2O_3$ glass system.