• 한국진공학회지
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• 제9권2호
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• pp.162-166
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• 2000

플라즈마 화학증착법(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition, PECVD)을 이용하여 양질의 $Si_3N_4$ 금속-유전막-금속(Metal-Insulator-Metal, MIM) 커패시터를 구현하였다. 유전체인 $Si_3N_4$와 전극인 Al의 계면반응을 억제시키기 위해 티타늄 나이트라이드(TiN)를 확산 장벽으로 사용한 결과 MIM 커패시터의 전극과 유전체 사이의 계면에서는 어떠한 hillock이나 석출물도 관찰되지 않았다. 커패시턴스와 전류전압 특성분석으로부터 양질의 MIM 커패시터 특성을 보이는 $Si_3N_4$의 최소 두께는 500 $\AA$이며, 그 두께 미만에서는 대부분의 커패시터가 전기적으로 단락되어 웨이퍼 수율이 낮아진다는 사실을 알 수 있었다. 투과전자현미경(transmission Electron Microscope, TEM)을 이용한 단면 미세구조 관찰을 통해 $Si_3N_4$층의 두께가 500 $\AA$ 미만인 커패시터의 경우에 TiN과 $Si_3N_4$의 계면에서 형성되는 슬릿형 공동(slit-like void)01 의해 커패시터의 유전특성이 파괴된다는 사실을 알게 되었으며, 열 유기 잔류 응력(thermally-induced residual stress) 계산에 기초하여 공동의 형성 기구를 규명하였다.

• The Korean Journal of Ceramics
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• 제5권4호
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• pp.324-330
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• 1999

$Si_3N_4$-$TiB_2$ with 2 wt% $Al_2O_3$ and 4 wt% $Y_2O_3$ additives was hot pressed in a flowing $N_2$ environment with varying $TiB_2$ content from 10 to 50 vol%. Variations of mechanical (hardness, fracture toughness, and flexual strength), and tribological properties as a function of $TiB_2$ content were investigated. As the content of $TiB_2$ increased, relative density decreased due to the chemical reaction of $TiB_2$in $N_2$ environment. The reduction of density causes mechanical properties to be degraded with an increase of $TiB_2$ in $Si_3N_4$. Tribological properties were dependent of microstructure as well as mechanical properties, however, they were degraded strongly by the chemical reaction of $Si_3N_4$-$TiB_2$ during hot pressing in $N_2$ environment. SEM and TEM observations, and X-ray diffraction analysis that the chemical reaction products at the interface are TiCN, Si, and $SiO_2$. Also, the comparison of XRD patterns of the $Si_3N_4$-40 vol% $TiB_2$ composites hot pressed at $1,750^{\circ}C$ for 1 hour between in $N_2$ and in Ar gas was made. The XRD peaks of Si and $SiO_2$ were not found in Ar, but still a weak peak of TiCN was presented.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제40권12호
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• pp.1-9
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• 2003

본 논문에서는 cobalt interlayer와 TiN capping을 적용한 Ni-Silicide 구조를 제안하여 100 ㎜ CMOS 소자에 적용하고 소자 특성 연구를 하였다. Ni-Silicide의 취약한 열 안정성을 개선하기 위해 열 안정성이 우수한 Cobalt interlayer이용하여 silicide의 열화됨을 개선하였고 또한 silicide 계면의 uniformity를 향상하기 위해 TiN capping을 동시에 적용하였다. 100 ㎚ CMOS 소자에 제안한 Co/Ni/TiN 구조를 적용하여 700℃, 30분에서의 열처리 시에도 silicide의 낮은 면저항과 낮은 접합 누설 전류가 유지되었으며 100 ㎚이하 소자의 특성 변화도 거의 없음을 확인하였다. 따라서 제안한 Co/Ni/TiN 구조가 NiSi의 열 안정성을 개선시킴으로써 100 ㎚ 이하의 Nano CNOS 소자에 매우 적합한 Ni-Silicide 특성을 확보하였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2017년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.93-93
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• 2017

고전력 펄스 전원공급장치를 이용한 마그네트론 스퍼터링(high-power impulse magnetron sputtering; HiPIMS)과 직류(direct current; DC) 전원공급장치를 이용한 마그네트론 스퍼터링(DC 스퍼터링)을 이용하여 제조한 티타늄 질화물(titanium nitride; TiN) 박막의 특성을 비교하였다. HiPIMS와 DC 스퍼터링 공정 중에 빗각증착을 적용하여 TiN 박막의 미세구조와 기계적 특성의 변화를 확인하였다. TiN 박막을 코팅하기 위한 기판으로 스테인리스 강판(SUS304)과 초경(cemented carbide; WC-10wt.%Co)을 사용하였다. 기판은 알코올과 아세톤으로 초음파 처리를 실시하여 기판 표면의 불순물을 제거하였다. 기판 청정 후 진공용기 내부의 기판홀더에 기판을 장착하고 $2.0{\times}10^{-5}torr$의 기본 압력까지 진공배기를 실시하였다. 진공 용기의 압력이 기본 압력에 도달하면 아르곤(Ar) 가스를 진공용기 내부로 ${\sim}10^{-2}torr$의 압력으로 주입하고 기판홀더에 라디오 주파수(radio frequency; rf) 전원공급장치를 이용하여 - 800 V의 전압을 인가하여 글로우 방전을 발생시켜 30 분간 기판 표면의 산화막을 제거하는 기판청정을 실시하였다. 기판청정이 완료되면 기본 압력까지 진공배기를 실시하고 Ar과 질소($N_2$)의 혼합 가스를 진공용기 내부로 ${\sim}10^{-3}torr$의 압력으로 주입하여 HiPIMS와 DC 스퍼터링으로 TiN 박막 제조를 실시하였다. 빗각의 크기는 $45^{\circ}$와 $-45^{\circ}$이었다. 제조된 TiN 박막은 주사전자 현미경, 비커스 경도 측정기 그리고 X-선 회절 분석기를 이용하여 특성을 분석하였다. HiPIMS로 제조한 TiN 박막은 기판 전압을 인가하지 않아도 색상이 노란색을 보이지만, DC 스퍼터링으로 제조한 TiN 박막은 기판 전압을 인가하지 않으면 노란색을 보이지 않고 어두운 갈색에 가까운 색을 보였다. TiN 박막의 경도는 HiPIMS로 제조한 TiN 박막이 DC 스퍼터링으로 제조한 TiN 박막보다 높았다. 이러한 TiN 박막의 특성 차이는 DC 스퍼터링과 비교하여 높은 HiPIMS의 이온화율에 의한 결과로 판단된다. 빗각을 적용한 TiN 박막은 미세구조 변화를 보였으며 이러한 미세구조 변화는 TiN 박막의 특성에 영향을 미치는 것을 확인하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.161-161
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• 2012

질화티타늄(Titanium Nitride, TiN)은 화학적 안정성이 우수하고, N/Ti 원소 비율에 따라 열전도성 및 전기전도성이 변화하는 특성을 가지고 있어서 Metal Insulator Silicon (MIS) 나 Metal Insulator Metal (MIM) capacitor의 metal electrode 물질로 적용되고 있다. $TiCl_4$와 $NH_3$ gas를 이용하여 $500^{\circ}C$ 이상의 고온 조건에서 Chemical Vapor Deposition (CVD) 법으로 TiN 박막을 증착하는 방식이 가장 널리 사용되고 있으나, TiN 박막 내의 Chlorine (Cl) 원소가 SiO2 두께와 누설전류 밀도를 증가시키는 요인으로 작용하므로 Cl의 거동 및 함량 제어를 통한 전기적인 특성의 향상 평가가 요구되고 있다[1-3]. 본 실험에서는 $SiO_2$ 위에 TiN을 적층 한 구조에서 magnetic sector type의 Secondary Ion Mass Spectrometry (SIMS)를 이용하여 Cl 원소의 검출도 개선 방법을 연구하였다. 일반적인 $Cs^+$ 이온을 이용하여 $Cl^-$ 이온을 검출할 경우에는 TiN 하부에 $SiO_2$가 존재함에 따른 charging effect와 mass interference가 발생되는 문제점이 관찰되었다. 이를 개선하기 위해 Cl과 Cs 원소가 결합된 $ClCs^+$ cluster ion을 검출하는 방법을 시도하였으나, Cl- 이온 검출 방식에 비해 오히려 낮은 검출도를 나타내었으나 Cl 원소가 속하는 halogen 족 원소의 높은 전자 친화도 특성을 이용한 $ClCs_2^+$ cluster ion을 검출하는 방법[4]을 적용한 경우에는 $ClCs^+$ 방식에 비해 검출도가 3order 개선되는 결과를 확보하였으며, 이 결과를 토대로 Cl dose ($atoms/cm^2$) 와 Rs (ohm/sq) 간의 상관 관계에 대해 고찰하고자 한다.

• 한국재료학회지
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• 제11권5호
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• pp.361-366
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• 2001

TiN barrier 막 위에 metal organic chemical vapor deposition (MOCVD)법으로 Cu막을 증착함에 있어 TiN막 표면을 먼저 세정처리하지 않고 바로 Cu막을 증착하려하면 Cu의 핵생성이 어렵고, 그 결과 연속된 Cu막이 형성되지 못한다. 본 연구에서는 SEM, AES, AFM 등의 분석방법을 사용하여 TiN 막 표면에 대한 플라즈마 전처리 세정이 Cu막의 핵생성에 미치는 효과에 관하여 조사하였다. Gu의 전처리 세정방법으로는 direct플라즈마 방식이 원거리 플라즈마 방식보다 훨씬 더 효과적이다. 또한 수소플라즈마 전처리 시 rf-power와 플라즈마 조사시간이 증가함에 따라 세정효과는 더 증대된다. 플라즈마 전처리가 Cu의 핵생성을 고양시키는 원리는 다음과 같다. 플라즈마 내의 수소이온이 TiN과 반응하여 $NH_3$가 됨으로서 질소 성분이 제거되어 TiN이 Ti로 환원된다. Cu는 TiN기판보다는 Ti기판상에서 핵생성이 더 잘 되므로 플라즈마 전처리는 Cu의 핵생성을 돕는 효과를 가져온다.

• 한국재료학회지
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• 제5권5호
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• pp.552-559
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• 1995

Titanium nitride films were deposited on the (100) oriented-p-type silicon substrates of RF plasma enhanced chemical vapor depositiom\n using a gaseous mixutre of TiCl$_{4}$, N$_{2}$, H$_{2}$ and Ar. The chemincal composition, structure and the rsistivituy of the films were investigated with the deposition variables such as the flow rate ratio of N$_{2}$/TiCl$_{4}$, the deposition temperature and the RF power. The deposition rate increases with increasing the flow rate ratio of N$_{2}$TiCl$_{4}$ and RF power, while the rate decreases with increasing the deposition temperature. As the flow rate ratio of N$_{2}$/TiCl$_{4}$ and depostion temperature increases within proper RF pwoer, the Cl concentartion in the films decreases and the stoichiometry and crystallingiy are improved, so decreases the resistivity of the films. The films depostied under the condition of the N$_{2}$/TiCl$_{4}$ ratio of 30, the RF power of 50W and the depostion temperature of 62$0^{\circ}C$ had the Cl content of 1.5at% and the resistivity of 56㏁cm. Also, the bottom coverage of the films was above 60% on the step with the width and depth of 0.6${\mu}{\textrm}{m}$$\times$0.6${\mu}{\textrm}{m}$.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제46권4호
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• pp.676-680
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• 2008

Radio-frequency (rf) 마그네트론 스퍼터링법을 이용하여 $SiO_2(2000{\AA})/Si$ 기판위에 TiN 박막이 증착되었다. $N_2/Ar$ 혼합가스에서 $N_2$ 가스의 농도, rf power, 공정압력 등을 변화시켜서 TiN 박막이 증착되었고 증착된 박막의 증착속도, 전기저항도 및 표면의 거칠기 등이 조사되었다. $N_2$ 가스의 농도가 증가함에 따라서 증착속도는 감소하였고 저항도는 증가하였으며 표면의 거칠기는 감소하였다. rf power가 증가함에 따라서 증착속도는 증가하였지만 저항도는 감소하였다. 증착압력의 증가에 따라서 증착속도는 큰 변화가 없었지만 저항도가 급격히 증가하였으며, 1 mTorr의 압력에서 $2.46{\times}10^{-4}{\Omega}cm$의 저항도를 갖는 TiN 박막이 얻어졌다. 박막의 증착속도와 저항도는 상관관계가 있는 것이 관찰되었고 특히 증착압력이 박막의 저항도에 가장 큰 영향을 미치는 것을 알 수 있었다.

• 한국표면공학회지
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• 제52권3호
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• pp.163-170
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• 2019

Durability of instrument is one of the most important factor to ensure accurate treatment and decrease failure for the orthopedic surgical operation. Normally, a set-screw driver tip has been processed with hard coating for their higher durability and wear resistance. And several surface modification methods were obtained such as titanium nitride (TiN) coating, diamond like carbon coating, other nitriding, and etc. In this study, we have surface modified on set-screw driver tip with TiN and DLC, investigated whether the TiN and DLC coatings affect the mechanical properties and durability of the set-screw driver tip in the pedicle screw system. The surface morphologies were observed with scanning-electron microscopy (SEM), and the static/dynamic torsional properties were investigated with universal testing machine based on ASTM F543. Coating thickness of each coatings were commonly around $1^{\circ}C$. Static torsional stiffness, and ultimate torque values for DLC and TiN coated samples were significantly higher than those of non-coated sample by the pared T-test. Surface morphology of after the dynamic torsional test was more clean with less scratch or friction traces from DLC coating than that of TiN coating and non-coated sample.

• 대한치과보철학회지
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• 제46권5호
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• pp.500-510
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• 2008

연구목적: 최근 지대주 나사에 WC/C 또는 TiN 코팅이 연구되고 있으며, 이들을 금속표면에 코팅 시 마찰계수의 감소와 부식에 대한 저항, 물리적 취약함의 해소 등의 효과를 얻을 수 있으며. 코팅된 지대주 나사에서 마모와 적합도, 풀림력이 향상되었다는 결과들이 보고되고 있다. 본 연구에서는 지대주 나사에 적용된 코팅이 나사 풀림에 미치는 영향을 알아보아 임상적으로 문제가 되고 있는 지대주 나사의 풀림현상을 해소하는데 그 목적이 있다. 연구재료 및 방법: 코팅되지 않은 타이타늄 지대주 나사와 (그룹 A) WC/C (그룹 B)와 TiN (그룹 C)으로 코팅된 지대주 나사의 10회 반복 착탈시 풀림력 및 표면의 변화를 비교해본 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 결과: 1. 반복 착탈 전, 그룹 A는 일정한 방향성을 가진 다소 거친 표면이 관찰되었으 나 그룹 B와 그룹 C는 코팅된 입자들이 관찰되었으며 코팅층이 전체적으로 균일하고 매끈한 모양을 나타내었다. 2. 반복 착탈 전, 그룹 B에 비해 그룹 C의 표면에서 코팅 입자의 크기가 더 크고 두껍게 코팅 된 모양을 나타내었다. 3. 반복 착탈 후, 그룹 A와 그룹 B에서는 지대주 나사 표면의 마모와 변형이 관찰 되었으며 그룹 B에서는 코팅 입자의 탈락 현상을 볼 수 있었다. 4. 반복 착탈 전과 후의 지대주 나사 무게의 변화를 측정한 결과 그룹 A가 가장 큰 감소를 보였으며, 그룹 C가 그룹 B 보다 무게의 변화가 적었으나 두 그룹간 통계적으로 유의한 차이는 없었다. 5. 그룹 B와 그룹 C는 그룹 A에 비해 높은 평균 풀림력을 나타내었고 통계학적으로 유의할 만한 차이가 있었다. 6. 그룹 A에서 그룹B 와 그룹 C보다 평균 풀림력의 감소 경향이 더욱 현저 하게 나타났다. 결론: 결론적으로, WC/C 또는 TiN 코팅된 지대주 나사는 반복적인 사용 후에도 코팅되지 않은 타이타늄 지대주 나사에 비해 뚜렷한 표면 변화를 보이지 않았으며 마모에 대한 저항성이 우수하였고 높은 풀림력을 나타내었다. 따라서 지대주 나사에 WC/C 또는 TiN 코팅을 적용 시 나사 풀림의 문제점을 개선할 수 있을 것으로 사료된다.