• 한국결정성장학회지
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• 제7권3호
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• pp.449-455
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• 1997

KOH 용액을 이용한 단결정 실리콘의 이방성 식각 특성을 조사하였다. n형 (100) 단결정 실리콘 웨이퍼를 시료로 사용하였으며, 식각 비율이 월등히 작은 $SiO_2$층을 실리콘 식각의 마스크로 사용하였다. 실리콘의 식각속도와 식각상태는 KOH 용액의 농도와 온도조건 뿐만 아니라 용액의 균일도, 용액의 교반속도와 교반방향 등에 따라 큰 차이가 발생하였다. 실리콘의 식각 속도는 KOH 농도가 낮아질수록 증가하며, 온도는 높아질수록 증가하는 경향을 보였으며, 20 wt%~50 wt%의 농도 범위와 $50^{\circ}C~105^{\circ}C$의 온도 범위에서 식각속도는 $10\mu \textrm{m}/hr~250\mu\textrm{m}/hr$로서 큰 폭으로 변화하였다. 식각된 표면의 거칠기중 hillock의 발생은 (100)면과 (111)면의 식각 속도 비율이 커질수록 증가함을 알 수 있었다.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제4권4호
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• pp.546-551
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• 2009

In this paper, we describe a self-aligned fabrication method for a nano-patterned bottom electrode using flood exposure from the backside. Misalignments between layers could cause the final devices to fail after the fabrication of the nano-scale bottom electrodes. A self-alignment was exploited to embed the bottom electrode inside the glass substrate. Aluminum patterns act as a dry etching mask to fabricate glass trenches as well as a self-aligned photomask during the flood exposure from the backside. The patterned photoresist (PR) has a negative sidewall slope using the flood exposure. The sidewall slopes of the glass trench and the patterned PR were $54.00^{\circ}$ and $63.47^{\circ}$, respectively. The negative sidewall enables an embedment of a gold layer inside $0.7{\mu}m$ wide glass trenches. Gold residues on the trench edges were removed by the additional flood exposure with wet etching. The sidewall slopes of the patterned PR are related to the slopes of the glass trenches. Nano-scale bottom electrodes inside the glass trenches will be used in beam resonators operating at high resonant frequencies.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.250-251
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• 2009

For the fabrication of a multilevel resist (MLR) based on a very thin amorphous carbon (a-C) layer an $Si_{3}N_{4}$ hard-mask layer, the selective etching of the $Si_{3}N_{4}$ layer using physical-vapor-deposited (PVD) a-C mask was investigated in a dual-frequency superimposed capacitively coupled plasma etcher by varying the following process parameters in $CH_{2}F_{2}/H_{2}/Ar$ plasmas : HF/LF powr ratio ($P_{HF}/P_{LF}$), and $CH_{2}F_{2}$ and $H_2$ flow rates. It was found that infinitely high etch selectivities of the $Si_{3}N_{4}$ layers to the PVD a-C on both the blanket and patterned wafers could be obtained for certain gas flow conditions. The $H_2$ and $CH_{2}F_{2}$ flow ratio was found to play a critical role in determining the process window for infinite $Si_{3}N_{4}$/PVDa-C etch selectivity, due to the change in the degree of polymerization. Etching of ArF PR/BARC/$SiO_x$/PVDa-C/$Si_{3}N_{4}$ MLR structure supported the possibility of using a very thin PVD a-C layer as an etch-mask layer for the $Si_{3}N_{4}$ layer.

• 한국진공학회지
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• 제9권2호
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• pp.99-101
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• 2000

Submicron aperture 제작 기술은 near field optical sensor 또는 liquid metal ion source에 응용될 수 있는 가능성으로 인해 흥미를 모으고 있다. 본 실험에서는 submicron aperture 제작에 대해 기술할 것이다. 먼저 2 $\mu\textrm{m}$크기의 dot array를 광학 리소그라피 방법으로 패턴화하였다. KOH 비등방성 식각 방법으로 V-groove형을 만든 후, $1000^{\circ}C$에서 600분동안 건식 산화작업을 거쳤다. 이 산화과정에서 결정 방향에 따라 산화율이 달라지게 되는데 Si(111)면은 Si(100)면에 비해 산화율이 커서 두꺼운 산화막이 형성되며, 이 막은 연이은 건식식각 과정에서 etch-mask로 활용된다. Reactive ion etching은 ICP (Inductively Coupled Plasma) 장비를 사용하였으며, V-groove의 바닥에 형성된 90nm두께의 SiO$_2$와 그 아래의 Si을 식각하였다. 이 때, 기판에 걸린 negative bias는 $Cl_2$ RIE의 anisotropic etchig 효과를 증대시키는 것 같았으며, SEM촬영 결과 식각 후에 Si(111)면 위에는 약 130 nm정도의 산화층이 잔류하고 있었다. 이렇게 형성된 Si aperture는 향후 NSOM sensor등에 적용될 수 있을 것이다.

• 한국재료학회지
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• 제11권6호
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• pp.527-532
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• 2001

O$_2$plasma와 H(hfac)을 이용한 Cu 박막의 건식 식각을 조사하였다. 휘발성이 큰 Cu(hfac)$_2$와 $H_2O$를 탈착시키기 위하여 $O_2$ Plasma를 이용한 Cu 박막의 산화와 생성된 Cu 산화막을 H(hfac)과의 반응으로 제거하는 공정으로 식각을 수행하였다. Cu 박막의 식각율은 50-700 /min의 범위를 보였으며, 기판온도, H(hfac)/O$_2$ 유량비, plasma power에 따라 변하였다. Cu 박막의 식각율은 기판온도 215$^{\circ}C$보다 높은 온도구간에서 RF power가 증가함에 따라 증가하였고, 산화 공정과 H (hfac)과의 반응이 균형을 이루는 최적의 H (hfac)/O$_2$ 유량비는 1:1임을 확인하였다. Ti mask를 사용한 Cu Patterning은 유량비 1 : 1, 기판온도 25$0^{\circ}C$에서 실시하였고, 30$^{\circ}$외 taper slope를 갖는 등방성 etching profile을 얻을 수 있었다. Taper angle을 갖는 Cu 건식 patterning은 고해상도의 대면적 thin film transistor liquid-crystal(TFT-LCDs)를 위래 필요한 것으로써 기판온도, RF power, 유량비를 조절한 one-step 공정으로부터 성공적으로 얻을 수 있었다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제37권7호
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• pp.1-6
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• 2000

본 연구에서는 Pt 박막을 식각하기 이하여 기존에 최적화된 가스 혼합비인 $Cl_2$(10)Ar (90)에 $N_2$ 가스를 첨가하기 실험하였다. $Cl_2$(10)/Ar(90)의 가스 혼합비에 20% $N_2$가스 첨가시, $SiO_2$ 마스크에 대한 Pt 박막의 선택비 향상으로 70$^{\circ}$ 이상의 식각 프로파일을 얻을 수 있었다. 이는 $SiO_2$ 마스크 위에 Si-N, Si-O-N과 같은 차단막 생성을 통한 결과로 확인 되어졌다. $SiO_2$ 마스크에 대한 Pt 박막의 최대 선택비와 식각률은 각각 1.71과 4125 ${\AA}$/min 이다. 이는 Pt-N, Pt-N-Cl과 같은 휘발성 화합물의 생성을 통한 결과로 판단된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.480-480
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• 2011

양극산화(anodization)는 금속을 전기화학적으로 산화시켜 금속산화물로 만드는 기술로서 최근 다양한 크기의 나노 구조를 제조하는 기술로 각광받고 있으며, 이러한 기술에 의하여 얻어지는 anodic aluminum oxide(AAO)는 magnetic data storage, optoelectronic device, sensor에 적용될 수 있는 nano device 뿐만 아니라 nanostructure를 제조하기 위한 template 및 mask로써 최근 광범위 하게 연구되고 있다. 또한, AAO는 Al2O3의 단단한 구조를 가진 무기재료이므로 solid mask로써 다른 porous materials 보다 뛰어난 특성을 갖고 있다. 또한 electron-beam lithography 및 block co-polymer 에 의한 patterning 과 비교하여 매우 경제적이며, 재현성이 우수할 뿐만 아니라 대면적에서 나노 구조의 크기 및 형상제어가 비교적 쉽기 때문에 널리 사용되고 있다. 그러나, AAO 형성 시 생기게 되는 반구형 모양의 barrier layer는 물질(substance)과 기판과의 direct physical and electrical contact을 방해하기 때문에 해결해야 할 가장 큰 문제점 중 하나로 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는 실리콘 기판위의 형성된 AAO의 barrier layer를 Cl/BCl3 gas mixture에서 Neutral Beam Etching (NBE)과 Ion Beam Etching (IBE) 로 각각 식각한 후 그 결과와 비교하였다. NBE와 IBE 모두 Cl2/BCl3 gas mixture에서 BCl3 gas의 첨가량이 60% 일 경우 etch rate이 가장 높게 나타났고, optical emission spectroscopy (OES)로 Cl2/BCl3 플라즈마 내의 Cl radical density와 X-ray photoelectron spectroscopy (XPS)로 AAO 표면 위를 관찰한 결과 휘발성 BOxCly의 형성이 AAO 식각에 크게 관여함을 확인 할 수 있었다. 또한, NBE와 IBE 실험한 다양한 Cl2/BCl3 gas mixture ratio 에서 AAO가 식각이 되지만, 이온빔의 경우 나노사이즈의 AAO pore의 charging에 의해 pore 아래쪽의 위치한 barrier layer를 어떤 식각조건에서도 제거하지 못하였다. 하지만, NBE에서는 BCl3-rich Cl2/BCl3 gas mixture인 식각조건에서 AAO pore에 휘발성 BOxCly를 형성하면서 barrier layer를 제거할 수 있었다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2012년도 춘계학술발표대회
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• pp.88.1-88.1
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• 2012

Silicon nanowires (SiNWs), due to their unusual quantum-confinement effects that lead to superior electrical and optical properties compared to those of the bulk silicon, have been widely researched as a potential building block in a variety of novel electronic devices. The conventional means for the synthesis of SiNWs has been the vapor-liquid-solid method using chemical vapor deposition; however, this method is time consuming, environmentally unfriendly, and do not support vertical growth. As an alternate, the electroless etching method has been proposed, which uses metal catalysts contained in aqueous hydrofluoric acids (HF) for vertically etching the bulk silicon substrate. This new method can support large-area growth in a short time, and vertically aligned SiNWs with high aspect ratio can be readily synthesized with excellent reproducibility. Nonetheless, there still are rooms for improvement such as the poor surface characteristics that lead to degradation in electrical performance, and non-uniformity of the diameter and shapes of the synthesized SiNWs. Here, we report a facile method of SiNWs synthesis having uniform sizes, diameters, and shapes, which may be other than just cylindrical shapes using a modified nanosphere lithography technique. The diameters of the polystyrene nanospheres can be adjustable through varying the time of O2 plasma treatment, which serve as a mask template for metal deposition on a silicon substrate. After the removal of the nanospheres, SiNWs having the exact same shape as the mask are synthesized using wet etching technique in a solution of HF, hydrogen peroxide, and deionized water. Different electrical and optical characteristics were obtained according to the shapes and sizes of the SiNWs, which implies that they can serve specific purposes according to their types.

• 공업화학
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• 제17권3호
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• pp.327-330
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• 2006

Si nanodot 배열을 형성하기 위하여 $NbO_{x}$ nanopillar를 건식식각 공정의 식각마스크로써 이용하기 위한 가능성이 조사되었다. $NbO_{x}$ nanopillar는 Al과 Nb의 양극산화 공정을 이용하여 준비되었다. $NbO_{x}$ nanopillar의 식각속도와 식각프로파일은 고밀도 플라즈마를 이용한 반응성 이온 식각법에 의해서 식각가스의 농도와 coil rf power, 그리고 dc bias voltage를 각각 변화시키면서 조사 되었다. $Cl_{2}$ 가스의 농도가 증가할수록 $NbO_{x}$ nanopillar의 식각속도는 감소하였고 coil rf power와 dc bias voltage의 증가는 식각속도의 상승을 초래했다. 선택된 식각조건에서 식각시간을 변화하여 $NbO_{x}$ nanopillar의 식각특성 및 식각메커니즘이 조사되었다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제18권5호
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• pp.389-395
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• 2005

The etching technology of the high aspect ratio contact(HARC) is necessary at the critical contact processes of semiconductor devices. Etching the $SiO_{2}$ contact hole with the sub-micron design rule in manufacturing VLSI devices, the unexpected phenomenon of 'profile tilting' or 'bottom distortion' is often observed. This makes a short circuit between neighboring contact holes, which causes to drop seriously the device yield. As the aspect ratio of contact holes increases, the high C/F ratio gases, $C_{4}F_{6}$, $C_{4}F_{8}$ and $C_{5}F_{8}$, become widely used in order to minimize the mask layer loss during the etching process. These gases provide abundant fluorocarbon polymer as well as high selectivity to the mask layer, and the polymer with high sticking yield accumulates at the top-wall of the contact hole. During the etch process, many electrons are accumulated around the asymmetric hole mouth to distort the electric field, and this distorts the ion trajectory arriving at the hole bottom. These ions with the distorted trajectory induce the deformation of the hole bottom, which is called 'profile tilting' or 'bottom distortion'. To prevent this phenomenon, three methods are suggested here. 1) Using lower C/F ratio gases, $CF_{4}$ or $C_{3}F_{8}$, the amount of the Polymer at the hole mouth is reduced to minimize the asymmetry of the hole top. 2) The number of the neighboring holes with equal distance is maximized to get the more symmetry of the oxygen distribution around the hole. 3) The dual frequency plasma source is used to release the excessive charge build-up at the hole mouth. From the suggested methods, we have obtained the nearly circular hole bottom, which Implies that the ion trajectory Incident on the hole bottom is symmetry.