• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.20 no.6
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• pp.456-460
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• 2011

Recently, the size of currently-researched components and devices reduces nano-scale. Thus, it is important and emphasizes the analyses of physical properties in nano scale. Especially, the mechanical properties are not over micro-scale components but nano-scale components with different characteristics that has been reported. However, most analytical methods for currently studying in nano-scale are related to spectroscopy and electronics, affected the limitation of viewing size that these methods give only average information. In this research, the representative nanotribology analyses, nano-indenter study the physical and mechanical properties of W-N thin film for nano region and nano depth within nano-scale that the thickness of W-N diffusion barrier has less than tens of nanometers. The Scanning probe microscopy (SPM) study the surface image. From these results, the hardness of W-N thin film underneath the nano-surface decreased from 57.67 GPa to 9.1 GPa according to the increase of nitrogen gas flow. The elastic modulus of W-N thin film underneath the nano-surface also decreased from 575.53 GPa to 178.1 GPa.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.354.2-354.2
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• 2014

최근 반도체 산업의 발전에 따라 반도체 소자 내 배선재료로 사용되던 Aluminium (Al)의 대체물로 Copper (Cu)가 사용되고 있다. Cu는 Al보다 우수한 전도성과 비용이 저렴하다는 장점이 있으나 반도체 기판과의 확산으로 이를 해결해야만 하는 문제점이 있다. 이는 Si와 Cu사이에 확산방지막을 사용하여 해결할 수 있는데 Hafnium Nitride (HfN) 박막은 다른 물질과 비교해 고온에서의 안정성과 낮은 비저항을 가지고 있어 주목을 받고 있다. 본 연구에서는 rf magnetron sputter 방법으로 박막 증착 시에 인가하는 rf power가 박막의 표면 특성에 어떠한 영향을 미치는지 nano-indenter를 사용해 surface hardness와 elastic modulus의 변화를 중심으로 알아보았다. 시료는 rf magnetron sputter로 증착 시 인가하는 plasma power를 60W와 80W로 달리하여 증착하였다. 증착가스는 Ar과 $N_2$를 조절하여 사용하였고 총 유량을 40 sccm 으로 고정하였으며, 이 때 압력은 3mTorr로 유지하였다. 실험결과 plasma power를 80W로 인가하여 증착한 시료의 surface hardness (18.48 GPa)가 60W로 증착한 시료의 surface hardness (12.03 GPa)보다 큰 값을 나타내었다. 이와 마찬가지로 80W로 증착한 시료의 elastic modulus(187.16 GPa)도 60W로 증착한 시료의 탄성계수 (141.15 GPa)보다 큰 값을 나타내었다. 이는 증착 시 인가하는 plasma power의 크기가 증가하면 박막표면에 compressive stress가 생성되어 박막의 surface hardness와 elastic modulus가 상대적으로 높게 측정되는 것으로 생각된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2009.02a
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• pp.185.2-185.2
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• 2009

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.20 no.3
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• pp.200-204
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• 2011

In this paper, we deposited the tungsten carbon nitride (W-C-N; nitrogen gas flow of 2 sccm) and tungsten carbon (W-C) thin film on silicon substrate using rf magnetron sputter. Then the thin films annealed at $800^{\circ}C$ during 30 minute ($N_2$ gas ambient) for thermal damage. Nano-indenter was executed 16 points on thin film surface to measure the thermal stability, and we also propose the elastic modulus and the Weibull distribution, respectively. This nanotribology method provides statistically reliable information. From these results, the W-C-N thin film included nitrogen gas flow is more stable for film uniformities, physical properties and crystallinities than that of not included nitrogen gas flow.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2000.02a
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• pp.123-123
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• 2000

선폭이 초미세화됨에 따라 게이트 전극에서의 공핍 현상 및 불순물 확산의 물제를 갖는 poly-Si 게이트를 대체할 전극 물질로 텅스텐(W)이 많이 연구되어 왔다. 반도체 소자의 배선물질로 일찍부터 사용되어온 텅스텐은 내화성 금속의 일종으로 용융점이 높고, 저항이 낮다. 그러나, 일반적으로 사용되고 있는 CVD에 의한 텅스텐의 증착은 반응가스(WF6)로부터 오는 불소(F)의 게이트 산화막내로의 확산으로 인해 MOS 소자가 크게 열화될수 있다. 본 연구에서는 W/TiN 이중 게이트 전극 구조를 갖는 MOS 캐패시터를 제작하여 전기적 특성을 살펴보았다. P-Type (100) Si위에 RTP를 이용, 85$0^{\circ}C$에서 110 의 열산화막을 성장 및 POA를 수행한 후, 반응성 스퍼터링법에 의해 상온, 6mTorr, N2/Ar=1/6 sccm, 100W 조건에서 TiN 박막을 150, 300, 500 의 3그룹으로 증착하였다. 그 위에 LPCVD 방법으로 35$0^{\circ}C$, 0.7Torr, WF6/SiH4/H2=5/5~10/500sccm 조건에서 2000~3000 의 텅스텐을 증착하였다. Photolithography 공정 및 습식 에칭을 통해 200$\mu\textrm{m}$$\times$200$\mu\textrm{m}$ 크기의 W/TiN 복층 게이트 MOSC를 제작하였다. W/TiN 복측 게이트 소자와 비교분석하기 위해 같은 조건의 산화막을 이용한 알루미늄(Al) 게이트, 텅스텐 게이트 MOSC를 제작하였다. 35$0^{\circ}C$에서 증착된 텅스텐 박막은 10~11$\Omega$/ 의 면저항을 가졌고 미소한 W(110) peak값을 나타내는 것으로 보아 비정질 상태에 가까웠다. TiN 박막의 경우 120~130$\Omega$/ 의 면저항을 가졌고 TiN (200)의 peak 값이 크게 나타난 반면, TiN(111) peak가 미소하게 나타났다. TiN 박막의 두께와 WF/SiH4의 가스비를 변화시켜가며 제작된 MOS 캐패시터를 HF 및 QS C-V, I-V 그리고 FNT를 통한 전자주입 방법을 이용하여 TiN 박막의 불소에 대한 확산 방지막 역할을 살펴 보았다. W/TiN 게이트 MOS 소자는 모두 순수 텅스텐 게이트보다 우수하였고, Al 게이트와 유사한 전기적 특성을 보여주었다. W/TiN 게이트 MOS 소자는 모두 순수 텅스텐 게이트보다 우수하였고, Al 게이트와 유사한 전기적 특성을 보여주었다. TiN 박막이 300 , 500 이고 WF6/SiH4의 가스비가 5:10인 경우 소자 특성이 우수하였으나, 5:5의 경우에는 FNT 전자주입 특성이 열화되기 시작하였다. 그리고, TiN박막의 두께가 150 으로 얇아질 경우에는 WF6/SiH4의 가스비가 5:10인 경우에서도 소자 특성이 열화되기 시작하였다. W/TiN 복층 게이트 MOS 캐패시터를 제작하여 전기적인 특성 분석결과, 순수 텅스텐 게이트 소자의 큰 저전계 누설 전류 특성을 해결할 수 있었으며, 불소확산에 영향을 주는 조건이 WF6/SiH4의 가스비에 크게 의존됨을 알 수 있었다. TiN 박막의 증착 공정이 최적화 될 경우, 0.1$\mu\textrm{m}$이하의 초미세소자용 게이트 전극으로서 텅스텐의 사용이 가능할 것으로 보여진다.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.10 no.1
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• pp.21-28
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• 2000

Refractory metals, W and Ti, and their nitrides, $W_2N$ and TiN, were investigated for using as an ohmic contact material with SiC single crystalline thin films. The possibility of nitride materials for using as a stable ohmic contact material of SiC at high temperatures was examined by considering the thermal stability depending on the heat treatment temperature, their electrical properties and protective behavior from the interdiffusion. W contact with SiC thin films, deposited by using new organosilicon precursor, bis-trimethylsilylmethane, showed the lowest resistivity, $2.17{\times}10^{-5}$Ω$\textrm{cm}^2$. On the other hand, Ti-based contact materials showed higher contact resistivity than W-based ones. The oxidation of contact materials was restricted by applying Pt thin films on those electrodes. Nitride electrodes had rather stable electrical properties and better protective behavior from interdiffusion than metal electrodes.

• Proceedings of the Korean Society Of Semiconductor Equipment Technology
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• 2005.05a
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• pp.139-145
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• 2005

In the study, in order to deposit TaN thin film using diffusion barrier and bottom electrode we made the Plasma Assisted ALD equipment and confirmed the electrical characteristic of TaN thin films deposited PAALD method, PAALD equipment depositing TaN thin film using PEMAT(pentakis(ethylmethlyamlno) tantalum) Precursor and $NH_3$ reaction gas is aware that TaN thin film deposited of high density and amorphous phase with XRD measurement The degree of diffusion and react ion taking place in Cu/TaN(deposited using 150 W PAALD)/$SiO_2$/Si systems with increasing annealing temperature was estimated from MOS capacitor property and the $SiO_2(600\;\AA)$/Si system surface analysis by C-V measurement and secondary ion material spectrometer(SIMS) after Cu/TaN/$SiO_2(400\;\AA)$ system etching. TaN thin film deposited PAALD method diffusion barrier have a good diffusion barrier property up to $500^{\circ}C$.

• Journal of Sensor Science and Technology
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• v.8 no.3
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• pp.283-290
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• 1999

The $n^+/p/p^+$ junction PERL solar cell of $0.1{\sim}2{\Omega}{\cdot}cm$ (100) p type silicon wafer was fabricated through the following steps; that is, wafer cutting, inverted pyramidally textured surfaces etching by KOH, phosphorus and boron diffusion, anti-reflection coating, grid formation and contact annealing. At this time, the optical characteristics of device surface and the efficiency of doping concentration for resistivity were investigated. And diffusion depth and doping concentration for n+ doping were simulated by silvaco program. Then their results were compared with measured results. Under the illumination of AM (air mass)1.5, $100\;mW/cm^2$ $I_{sc}$, $V_{oc}$, fill factor and the conversion efficiency were 43mA, 0.6 V, 0.62. and 16% respectively.