• Korean Chemical Engineering Research
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• 제48권2호
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• pp.172-177
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• 2010

본 논문에서는 SOFC 금속연결재로서 Crofer22APU를 적용하고자 표면에 전도성 산화막($La_{0.8}Sr_{0.2}CoO_3$)을 습식코팅 후, SOFC 작동환경에서 산화거동, 전기적 특성변화 및 미세구조 변화를 관찰하였다. 코팅 전 샌드블러스트 장치를 이용한 Crofer22APU 표면처리를 통하여 코팅막/금속의 접합특성을 개선시킬 수 있었으며, 320 mesh의 입자크기를 갖는 알루미나 분말을 이용하여 표면처리한 경우 접착특성이 극대화되었다.$La_{0.8}Sr_{0.2}CoO_3$ 코팅된 시편의 전기적 특성 평가는 4-wire 법을 이용하여 SOFC 작동환경에서 약 4,000 시간 장기성능 평가하였으며 $12mW{\cdot}cm^2$의 낮은 면저항값을 얻을 수 있었다. 실험종료 후 미세구조 분석결과에서도 전도성 산화막($La_{0.8}Sr_{0.2}CoO_3$) 코팅이 금속의 부식으로 인한 산화층의 생성속도를 늦추고 이로 인한 금속의 전기적 특성이 감소하는 것을 방지하는데 유효함을 확인하였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 하계학술대회 논문집 Vol.9
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• pp.239-240
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• 2008

As semiconductor devices are scaled down for better performance and more functionality, the Cu-based interconnects suffer from the increase of the resistivity of the Cu wires. The resistivity increase, which is attributed to the electron scattering from grain boundaries and interfaces, needs to be addressed in order to further scale down semiconductor devices [1]. The increase in the resistivity of the interconnect can be alleviated by increasing the grain size of electroplating (EP)-Cu or by modifying the Cu surface [1]. Another possible solution is to maximize the portion of the EP-Cu volume in the vias or damascene structures with the conformal diffusion barrier and seed layer by optimizing their deposition processes during Cu interconnect fabrication, which are currently ionized physical vapor deposition (IPVD)-based Ta/TaN bilayer and IPVD-Cu, respectively. The use of in-situ etching, during IPVD of the barrier or the seed layer, has been effective in enlarging the trench volume where the Cu is filled, resulting in improved reliability and performance of the Cu-based interconnect. However, the application of IPVD technology is expected to be limited eventually because of poor sidewall step coverage and the narrow top part of the damascene structures. Recently, Ru has been suggested as a diffusion barrier that is compatible with the direct plating of Cu [2-3]. A single-layer diffusion barrier for the direct plating of Cu is desirable to optimize the resistance of the Cu interconnects because it eliminates the Cu-seed layer. However, previous studies have shown that the Ru by itself is not a suitable diffusion barrier for Cu metallization [4-6]. Thus, the diffusion barrier performance of the Ru film should be improved in order for it to be successfully incorporated as a seed layer/barrier layer for the direct plating of Cu. The improvement of its barrier performance, by modifying the Ru microstructure from columnar to amorphous (by incorporating the N into Ru during PVD), has been previously reported [7]. Another approach for improving the barrier performance of the Ru film is to use Ru as a just seed layer and combine it with superior materials to function as a diffusion barrier against the Cu. A RulTaN bilayer prepared by PVD has recently been suggested as a seed layer/diffusion barrier for Cu. This bilayer was stable between the Cu and Si after annealing at $700^{\circ}C$ for I min [8]. Although these reports dealt with the possible applications of Ru for Cu metallization, cases where the Ru film was prepared by atomic layer deposition (ALD) have not been identified. These are important because of ALD's excellent conformality. In this study, a bilayer diffusion barrier of Ru/TaCN prepared by ALD was investigated. As the addition of the third element into the transition metal nitride disrupts the crystal lattice and leads to the formation of a stable ternary amorphous material, as indicated by Nicolet [9], ALD-TaCN is expected to improve the diffusion barrier performance of the ALD-Ru against Cu. Ru was deposited by a sequential supply of bis(ethylcyclopentadienyl)ruthenium [Ru$(EtCp)_2$] and $NH_3$plasma and TaCN by a sequential supply of $(NEt_2)_3Ta=Nbu^t$ (tert-butylimido-trisdiethylamido-tantalum, TBTDET) and $H_2$ plasma. Sheet resistance measurements, X-ray diffractometry (XRD), and Auger electron spectroscopy (AES) analysis showed that the bilayer diffusion barriers of ALD-Ru (12 nm)/ALD-TaCN (2 nm) and ALD-Ru (4nm)/ALD-TaCN (2 nm) prevented the Cu diffusion up to annealing temperatures of 600 and $550^{\circ}C$ for 30 min, respectively. This is found to be due to the excellent diffusion barrier performance of the ALD-TaCN film against the Cu, due to it having an amorphous structure. A 5-nm-thick ALD-TaCN film was even stable up to annealing at $650^{\circ}C$ between Cu and Si. Transmission electron microscopy (TEM) investigation combined with energy dispersive spectroscopy (EDS) analysis revealed that the ALD-Ru/ALD-TaCN diffusion barrier failed by the Cu diffusion through the bilayer into the Si substrate. This is due to the ALD-TaCN interlayer preventing the interfacial reaction between the Ru and Si.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제23권2호
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• pp.225-228
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• 2002

Amorphous $Ga_2O_3$ films have been grown on Si(100) substrates by metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) using gallium isopropoxide, $Ga(O^iPr)_3$, as single precursor. Deposition was carried out in the substrate temperature range 400-800 $^{\circ}C$. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis revealed deposition of stoichiometric $Ga_2O_3$ thin films at 500-600 $^{\circ}C$. XPS depth profiling by $Ar^+$ ion sputtering indicated that carbon contamination exists mostly in the surface region with less than 3.5% content in the film. Microscopic images of the films by scanning electron microscopy (SEM) and atomic force microscopy (AFM) showed formation of grains of approximately 20-40 nm in size on the film surfaces. The root-mean-square surface roughness from an AFM image was ${\sim}10{\AA}$. The interfacial layer of the $Ga_2O_3$/Si was measured to be ${\sim}35{\AA}$ thick by cross-sectional transmission electron microscopy (TEM). From the analysis of gaseous products of the CVD reaction by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS), an effort was made to explain the CVD mechanism.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제14권4호
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• pp.71-77
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• 2007

본 연구에서는 리플로우 횟수를 달리하여 Sn-37Pb, Sn-3.5Ag와 Sn-3.5Ag-0.75Cu (all wt.%) BGA 솔더 접합부들을 OSP가 코팅된 Cu 패드 상에 형성시킨 후, 기계적 전기적 특성을 연구하였다. 주사전자현미경 분석 결과, 접합 계면에 생성된 $Cu_6Sn_5$ 금속간화합물 층의 두께는 리플로우 횟수가 증가함에 따라 증가하였다. Sn-Pb와 Sn-Ag-Cu 솔더 접합부의 경우, 3회 리플로우 후 최대 전단 강도를 나타내었으며, Sn-Ag 솔더 접합부의 경우 4회 리플로우 후 최대 전단 강도를 나타내었다. 이후 리플로우 횟수가 10회까지 증가함에 따라 전단 강도는 점차 감소하였다. 리플로우 횟수가 증가함에 따라 전기적 특성은 점차 감소하였다.

• 한국세라믹학회지
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• 제31권12호
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• pp.1429-1436
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• 1994

We have prepared Ba0.5Sr0.5TiO3 thin films on Si substrate without buffer layer. Deposition was carried out by off-axis rf magnetron sputtering method using Ba0.5Sr0.5TiO3 stoichiometric target. The substrate temperature was changed from 40$0^{\circ}C$ to $700^{\circ}C$ during deposition. As the substrate temperature increased, relative intensity of (110) peak increased up to $600^{\circ}C$, however preferred orientation changed from (110) to (h00) beyond $650^{\circ}C$ of substrate temperature. Deposited films showed microstructures with fine grains whose diameters are less than 100 nm, and columnar structure was observed in the cross-sectional SEM micrograph. AES depth profile showed no significant diffusion at the interfacial reaction area. The effective dielectric constant of films showed maximum value at $600^{\circ}C$, and the leakage current increased with increasing substrate temperature, which may be ascribed to the crystallization of amorphous phases at grain boundary.

• Progress in Superconductivity
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• 제9권2호
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• pp.177-182
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• 2008

[ $MgB_2$ ] thin films were fabricated using hybrid physical-chemical vapor deposition (HPCVD) method on silicon substrates with buffers of alumina grown by using atomic layer deposition method. The growth war in a range of temperatures $500\;{\sim}\;600^{\circ}C$ and under the reactor pressures of $25\;{\sim}\;50\;Torr$. There are some interfacial reactions in the as-grown films with impurities of mostly $Mg_2Si$, $MgAl_2O_4$, and other phases. The $T_c$'s of $MgB_2$ films were observed to be as high as 39 K, but the transition widths were increased with growth temperatures. The magnetization was measured as a function of temperature down to the temperature of 5 K, but the complete Meissner effect was not observed, which shows that the granular nature of weak links is prevailing. The formation of mostly $Mg_2Si$ impurity in HPCVD process is discussed, considering the diffusion and reaction of Mg vapor with silicon substrates.

• 멤브레인
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• 제28권2호
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• pp.96-104
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• 2018

해수담수화의 빠른 증가와 함께 붕소 제거에 대한 중요성이 상승하고 있다. 본 연구는 표면개질 시 친수성 화합물을 이용하여 수투과량을 최대한 막고 붕소 제거율을 높이기 위한 연구를 진행하였다. 첫째로, Control polyamide 역삼투막을 얻기 위해 M-phenylenediamine (MPD)와 trimesoyl chloride (TMC)를 Polysulfone 한외여과막에 계면중합을 시켜 polyamide 활성층을 제조하였다. 다음으로, Control polyamide 역삼투막에 표면개질을 진행시켜 D-gluconic acid (DGCA)와 D-gluconic acid sodium salt (DGCA-Na)를 glutaraldehyde (GA)와 hydrochloric acid (HCl)을 이용하여 합성시켰다. 합성된 역삼투막의 표면 분석을 위해 XPS 분석을 진행하였으며, DGCA 및 DGCA-Na 화합물과의 반응이 되었음을 확인하였다. 또한, morphology 측정을 위해 FE-SEM과 AFM 분석을 진행하였으며, polyamide 활성층 형성 및 표면 거칠기를 확인할 수 있었다. 수투과량의 경우, 표면개질을 진행한 역삼투막은 10 GFD 수준이거나 그 이하의 값을 가졌다. 하지만, DGCA 및 DGCA-Na 화합물과 표면개질을 진행한 역삼투막의 붕소 제거율은 94.38, 94.64%로, Control polyamide 역삼투막보다 각각 12.03, 12.29 %p만큼 큰 값을 가지는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국진공학회지
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• 제10권2호
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• pp.234-240
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• 2001

본 연구에서는 Mg을 첨가한 Cu-alloy에 의해 TiN의 확산방지능력을 향상시키고자 하였다. Cu(Mg) 박막은 대기노출시킨 TiN박막위에 증착되었으며 열처리시 Cu 박막내의 Mg은 TiN의 표면에 있는 산소와 반응하여 매우 얇은(~100 $\AA$) MgO를 형성하게되고 MgO에 의해 TiN의 확산방지능력은 Cu(4.5 at.%Mg)의 경우 $800^{\circ}C$까지 향상됨을 알 수 있었다. 그러나 Cu(Mg) a]toy는 TiN위에서 접착특성이 좋지 않기 때문에 TiN을 $O_2$plasma 처리하였으며 $O_2$ plasma 처리후 $300^{\circ}C$ 진공열처리를 통해 접착력이 크게 향상되는 것을 알 수 있었다. 이는 $O_2$ plasma 처리에 의해 TiN표면에 Mg과 반응할 수 있는 산소의 양이 증가하는 데 기인하며 이에 따라 Mg의 계면이동이 크게 증가되어 치밀한 MgO가 형성됨을 확인하였다. 그리고 $O_2$ plasma 처리시 RF power를 증가시키면 계면으로 이동하는 Mg의 양이 오히려 감소하였고 이것은 TiN의 표면이 $TiO_2$로 변하여 Mg과 결합할 수 있는 산소의 양이 상대적으로 감소하였기 때문인 것으로 생각된다. 또한 접착층으로서 Si을 50$\AA$ 증착하여 접착력을 크게 향상시켰으며 Si 증착에 의한 TiN의 확산방지능력은 감소되지 않는 것을 알 수 있었다.

• 한국재료학회지
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• 제11권8호
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• pp.671-678
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• 2001

$RuO_2$ 박막을 전극으로 하여 Pt/Ti/Si 기판 위에 $RuO_2$ /LiPON/$RuO_2$의 다층 구조로 이루어진 전고상의 박막형 마이크로 슈퍼캐패시터를 제작하였다. 전극용 $RuO_2$박막은 반응성 dc 마그네트론 스퍼터를 이용하여 $O_2$/[Ar+$O_2$]비를 증가시키며 성장시켰고, 비정질 LiPON 고체전해질 박막은 순수한 질소분위기 하에서 rf 스퍼터링으로 성장시켰다. 상온에서의 충-방전 측정을 통해 $RuO_2$ 박막의 미세구조에 따라 슈퍼캐패시터의 사이클 특성이 영향을 받는 것을 알 수 있었다. Glancing angle x-ray diffraction(GXRD)과 transmission electron microscopy (TEM) 분석을 통해 산소 유량의 증가가 $RuO_2$박막의 미세 구조의 영향을 주는 것을 알 수 있었고, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) 분석을 통해 산소 유량 비의 증가가 Ru과 산소간의 결합에도 영향을 줌을 알 수 있었다. 또한 사이클 후 슈퍼캐패시터의 TEM 및 AES depth profiling 분석을 통해, 충-방전 시 $RuO_2$와 LiPON과의 계면반응에 의해 형성된 계면 층이 사이클 특성에 영향을 줌을 알 수 있었다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제29권3호
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• pp.63-71
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• 2022

본 연구에서는 Sn-Ag-Cu (SAC)솔더와 electroless nickel autocatalytic gold (ENAG) 표면처리 간 계면반응 및 낙하충격 신뢰성을 연구하였다. ENAG 솔더 접합부의 특성은 다른 Ni계 표면처리인 electroless nickel immersion gold(ENIG)와 electroless nickel electroless palladium immersion gold (ENEPIG)와 비교 평가 하였다. SAC솔더와 Ni계 표면처리 계면에서는 (Cu, Ni)6Sn5 intermetallic compound (IMC)가 형성되었다. IMC 두께는 SAC/ENAG와 SAC/ENEPIG는 1.15 ㎛, 1.12 ㎛로 비슷하였고, SAC/ENIG는 IMC 두께가 2.99 ㎛로 SAC/ENAG보다 2배 정도 높았다. 또한 솔더 접합부의 IMC두께는 무전해 Ni(P) 도금액의 metal turnover (MTO)조건에 영향을 받는 다는 것을 알 수 있었고, MTO가 0에서 3으로 증가하면 IMC두께가 증가함을 알 수 있었다. 전단강도는 SAC/ENEPIG의 접합강도가 가장 높았고, SAC/ENAG, SAC/ENIG 순이었다. 또한, MTO가 증가하면, 전단강도가 낮아짐을 알 수 있었다. 취성파괴도 SAC/ENEPIG가 세가지 접합부 중 가장 낮았으며, SAC/ENAG, SAC/ENIG 순이였고, 마찬가지로 MTO가 증가하면 취성파괴가 높아짐을 알 수 있었다. 낙하충격 시험에서도 0 MTO조건이 3 MTO조건보다 높은 평균파괴횟수를 갖는 것을 확인하였고, 평균파괴횟수도 SAC/ENEPIG, SAC/ENAG, SAC/ENIG순으로 높았다. 낙하 충격 후 파단면을 관찰한 결과 크랙은 IMC와 Ni(P)층 사이에서 진행되었다.