Dielectric passivation effects on the EM(electromigration) have been a great interest with recent ULSI and multilevel structure tends in thin film interconnections of a microelectronic device. SiO$_2$, PSG(phosphosilicate glass), and Si$_3$N$_4$ passivation materials effects on the EM resistance were investigated by utilizing widely used Al-1%Si thin film interconnections. A standard photolithography process was applied for the fabrication of 0.7㎛ thick 3㎛ wide, and 200㎛ ~1600㎛ long Al-1%Si EM test patterns. SiO$_2$, PSG, and Si$_3$N$_4$ dielectric passivation with the thickness of 300 nm were singly deposited onto the Al-1%Si thin film interconnections by using an APCVD(atmospheric pressure chemical vapor deposition) and a PECVD(plasma enhanced chemical vapor deposition) in order to investigate the passivation materials effects on the EM characteristics. EM tests were performed at the direct current densities of 3.2 $\times$ 10$\^$6/∼4.5 $\times$ 10$\^$6/ A/cm$^2$ and at the temperatures of 180 $\^{C}$, 210$\^{C}$, 240$\^{C}$, and 270$\^{C}$ for measuring the activation energies(Q) and for accelerated test conditions. Activation energies were calculated from the measured MTF(mean-time-to-failure) values. The calculated activation energies for the electromigration were 0.44 eV, 0.45 eV, and 0.50 eV, and 0.66 eV for the case of nonpassivated-, Si$_3$N$_4$passivated-, PSG passivated-, and SiO$_2$ passivated Al-1%Si thin film interconnections, respectively. Thus SiO$_2$ passivation showed the best characteristics on the EM resistance followed by the order of PSG, Si$_3$N$_4$ and nonpassivation. It is believed that the passivation sequences as well as the passivation materials also influence on the EM characteristics in multilevel passivation structures.
Kim, Yoon-Jin;Choi, Hyung-Do;Cho, Kwang-Yun;Yoo, Don-Sik;Yoon, Ho-Gyu;Suh, Kwang-Seok
Polymer(Korea)
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v.25
no.1
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pp.98-107
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2001
Dielectric properties and shape memory characteristics of SBS composites filled with carbon black as conductive filler and (Ba,Ca)$(Sn,Ti)O_3$ or $SrTiO_3$ as dielectrics were investigated for the development of phantom model. SBS/carbon black composite showed an increment of complex dielectric constant with increasing the content of carbon black and the frequency dependence that the dielectric constant decreases with the frequency. The complex dielectric constant and the conductivity of SBS/carbon black/dielectrics composites increased with the increase of dielectrics and the characteristics of the frequency dependence also occurred by the effect of carbon black. Phantom materials with the dielectric properties and the conductivity corresponding to human tissues for the measurement of specific absorption rate(SAR) within the frequency range of current mobile phones(775MHz~2GHz) could be developed by adjusting the composition ratios of carbon black, dielectrics and SBS and by controlling the characteristic of frequency dependence of composite. From thermomechanical cycling test good shape recoverability could be obtained in SBS composite even though the residual strain was increased by the effect of filler.
In this paper, we introduced Silicon Oxynitride films deposited by Laser CVD, and evaluated the electrical breakdown of these films by TZDB(Time Zero Dielectric Breakdown) and TDDB(Time Dependent Dielectric Breakdown) test. In addition, high frequency C-V test was done in order to calculate hysterisis and flatband voltage(before and after electric field stress). Failure times against eletric field are examined and electric field accelation factor $\beta$ are obtained, and long term reliability was also described by extrapolating into life time in the operating voltage(5V). In this experiments, the deposited films with increased temperature represented small flatband voltage, hysterisis and favorable breakdown characteristics, this is why the hydrogen in the film was decreased and the film was densified, long term reliability was good in the laser CVD SiON films.
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.21
no.12
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pp.1124-1129
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2008
The object of this paper is to acquire the data related to insulation evaluation of hybrid vehicle traction motors. We made a comparative analysis on Insulation Resistance (IR), Dielectric Absorption Ratio (DAR), and Polarization Index (PI) of the motor stators. The experiment was carried out according to IEEE Std. 43 and IEC 60085-1 for insulation resistance test standard of rotating machinery. Test voltage of 500 V was applied between a phase and the enclosure. The IR and the DAR of used motors were lower than those of new ones. The DAR and the PI were $0.92{\sim}1.02$ and $0.74{\sim}1.1$, respectively and the result did not meet the recommendation basis 2 for insulation level H. From the experimental results, we could prepare parameters and basis for insulation evaluation of the traction motor stator by the comparative analysis of short-time insulation resistance changes, DAR and PI.
In this study, the feasible test for the mechanical property characterization of $BaTiO_3$ ceramics and multi-layer ceramic capacitor(MLCC) was performed with nanoindentation technique. In case of $BaTiO_3$ ceramics, hardness and elastic modulus are dependent on the densification of specimen showing the highest hardness and elastic modulus values of 12.3 GPa and 155 GPa, respectively at $1260^{\circ}C$. In case of MLCC chip, hardness of dielectric layer was lower than that of margin region. The nanoindentation method could be useful tool for the measurement of mechanical property within $BaTiO_3$ dielectric layer of very thin thickness in high capacitance MLCC.
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.20
no.5
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pp.430-435
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2007
This paper describes the results of electrical characteristics assessment for organic insulations of polyethylene(PE) series insulations and acrylonitrile butadiene styrene copolymer(ABS). In the experiment, 4 kinds of specimens by composition density were tested in relative permittivity, specific resistance and tracking duration. A WinDETA system and a tracking test set manufactured for this assessment were used to measure the dielectric parameters and tracking duration, respectively. In measuring the tracking duration, the time from testing voltage application to testing circuit breaking due to the tracking current was measured. As a result, dielectric dispersion was observed in measuring the relative permittivity of ABS. It was confirmed that the relative permittivity decreased with the density of the PE series insulations and it depends rather on the temperature than frequency. In most specimens, specific resistance exponentially decreased with frequency and the result for each specimen was almost similar. By the way, in the tracking test, all the PE series insulations showed more excellent performance than ABS and especially in the case of HDPE, its tracking withstand performance was the best.
Transactions on Electrical and Electronic Materials
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v.12
no.3
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pp.110-114
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2011
Polymeric films of high chemical stability and mechanical strength covered with a thin metallic film have been extensively used in various fields as electric and electronic materials. In this study, we have chosen polypropylene (PP) as the polymer due to its outstanding chemical resistance and good creep resistance. We coated thin nickel film on PP films by the electroless plating process. The surfaces of PP films were pre-treated and modified to increase the adhesion strength of metal layer on PP films, prior to the plating process, by an environment-friendly process with atmospheric plasma generated using dielectric barrier discharges in air. The surface morphologies of the PP films were observed before and after the surface modification process using a scanning electron microscope (SEM). The static contact angles were measured with deionized water droplets. The cross-sectional images of the PP films coated with thin metal film were taken with SEM to see the combined state between metallic and PP films. The adhesion strength of the metallic thin films on the PP films was confirmed by the thermal shock test and the cross-cutting and peel test. In conclusion, we made a composite material of metallic and polymeric films of high adhesion strength.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers B
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v.51
no.6
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pp.273-284
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2002
In this paper, computer simulations of the physical Phenomena occurring in the arc region before and after current zero were carried out to evaluate the dielectric recovery characteristics of two types of double-flow nozzles. A commercial CFD Program "PHOENICS" is used for the simulation and the user-coded subroutines to consider the arcing phenomena were added to this program by the authors. The computed results were verified by the comparison with the test results presented by the research group of BBC. In order to investigate the state of the arc region after current zero, the simulation was carried out with four steps. They are cold gas flow analysis, steady state arc simulation, transient arc simulation before current zero, transient hot gas flow simulation after current zero. The semi-experimental arc radiation model is adapted to consider the radiation energy transport and Prandtl′s mixing length model is employed as the turbulence model. The electric field and the magnetic field were calculated with the same grid structure used for the simulation of the flow field. The streamer criterion was introduced to evaluate the dielectric recovery characteristics after current zero. Compared with the results obtained by assuming the current zero state in the former studies, it has been found that the results obtained by considering the state before current zerowere more accurate.
Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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v.28
no.6
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pp.634-639
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2006
The simulation of electric field distribution of discharge tube with globular $Al_2O_3$ and the removal characteristic of Escherichia coli by the discharge tube with globular $Al_2O_3$ were estimated. The removal characteristic of Escherichia coli was related to the input voltage because the electric field is increased according to input voltage. As the passing amount of test water in discharge tube is increased, the removal ratio of Escherichia coli was increased because passing numbers of electric field section is increased. As the particle size of globular $Al_2O_3$ increased, the removal time of Escherichia coli was shortened due to the dielectric polarization of globular dielectric $Al_2O_3$. Also, the removal efficiency of Escherichia coli for the discharge tube with globular dielectric $Al_2O_3$ was higher than that of the discharge tube without it.
Kim, Yoon Jae;Baek, Sang Min;Oh, Won Seok;Go, Jeong In
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.47
no.12
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pp.897-903
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2019
This paper represents an simplified design method of hybrid composites. The proposed method is very simple compared to conventional design approaches and easy to apply to practical design problems. The method is based on not complex optimization approaches but conventional theories. The equivalent dielectric properties concept and multi-layered dielectric slab theory are an important theoretical background of the proposed method. This approach divide the design domain into several domain which have theoretically different electro- agnetic functionality. Then, the domains are expressed by equivalent dielectric properties. Numerical analysis are performed several types of design candidates. S-parameter test for final design was conducted for validate the proposed approach indirectly.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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