• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
• /
• 2009.06a
• /
• pp.104-104
• /
• 2009

Critical dimensions has rapidly shrunk to increase the degree of integration and to reduce the power consumption. However, it is accompanied with several problems like direct tunneling through the gate insulator layer and the low conductivity characteristic of poly-silicon. To cover these faults, the study of new materials is urgently needed. Recently, high dielectric materials like $Al_2O_3$, $ZrO_2$ and $HfO_2$ are being studied for equivalent oxide thickness (EOT). However, poly-silicon gate is not compatible with high-k materials for gate-insulator. To integrate high-k gate dielectric materials in nano-scale devices, metal gate electrodes are expected to be used in the future. Currently, metal gate electrode materials like TiN, TaN, and WN are being widely studied for next-generation nano-scale devices. The TaN gate electrode for metal/high-k gate stack is compatible with high-k materials. According to this trend, the study about dry etching technology of the TaN film is needed. In this study, we investigated the etch mechanism of the TaN thin film in an inductively coupled plasma (ICP) system with $O_2/BCl_3/Ar$ gas chemistry. The etch rates and selectivities of TaN thin films were investigated in terms of the gas mixing ratio, the RF power, the DC-bias voltage, and the process pressure. The characteristics of the plasma were estimated using optical emission spectroscopy (OES). The surface reactions after etching were investigated using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and auger electron spectroscopy (AES).

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
• /
• 2010.05a
• /
• pp.6.1-6.1
• /
• 2010

원자층 증착 기술 (Atomic Layer Deposition)은 기판 표면에서 한 원자층의 화학적 흡착 및 탈착을 이용한 nano-scale 박막 증착 기술이기 때문에, 표면 반응제어가 우수하며 박막의 물리적 성질의 재현성이 우수하고, 대면적에서도 균일한 두께의 박막 형성이 가능하며 우수한 계단 도포성을 확보 할 수 있다. 최근 ALD에 의한 박막증착 방법 중 플라즈마를 이용한 ALD 증착 방법에 대한 다양한 연구가 진행되고 있다. 플라즈마는 반응성이 좋은 이온과 라디컬을 생성하여 소스간 반응성을 좋게 하여, 소스 선택의 폭을 넓어지게 하고, 박막의 성질을 좋게 하며, 생산성을 높일 수 있는 장점이 있다. 그러나 플라즈마를 사용함으로써 플라즈마 내에 이온들이 가속되서 박막 증착 중에 기판 및 박막에 손상을 입혀 박막 특성을 열화 시킬 가능성이 있다. 따라서 플라즈마 발생 영역을 기판으로부터 멀리 떨어뜨린 원거리 플라즈마 원자층 공정이 개발 되었다. 이 기술은 플라즈마에서 생성된 ion이 기판이나 박막에 닫기 전에 전자와 재결합 되거나 공정 chamber에서 소멸하여 그 영향을 최소하고 반응성이 좋은 라디칼과의 반응만을 유도하여 향상된 막질을 얻을 수 있도록 하였다. 따라서 이 원거리 플라즈마 원자층 증착기술은 나노 테크놀러지 소자 개발하기 위한 나노 박막 기술에 있어서 그 활용이 점점 확대될 것이다. 그 적용으로써 리모트 플라즈마 원자층 증착 방법을 이용한 고유전 물질 개발이 있다. 반도체 소자의 고집적화 및 고속화가 요구됨에 따라 집적회로의 크기를 혁신적으로 축소하여 스위칭 속도(switching speed)를 증가시키고, 전력손실 (power dissipation)을 줄이려는 시도가 이루어지고 있다. 그 중 하나로 고유전율 절연막은 트렌지스터 소자의 스케일링 과정에 수반하여 커지는 게이트 누설 전류를 억제하기 위한 목적으로 도입되었다. 유전율이 크면 동일한 capacitance를 내는데 필요한 물리적인 두께를 늘릴 수 있어 전자의 tunneling을 억제할 수 있고 전력손실을 줄일 수 있기 때문이다. 이와 같은 고유전율 물질이 게이트 산화막으로 사용되기 위해서 높은 유전상수 열역학적 안정성, 낮은 계면 전하밀도, 낮은 EOT, 전극 물질과의 양립성 등의 특성이 요구되는데, 이에 따라 많은 유전물질에 대한 연구가 진행되었다. 기존 gata oxide를 대체하기 위한 가장 유력한 후보 재료로 주목 받고 있는 high-k 물질들로는 Al2O3, HfO2, ZrO2, La2O3 등이 있다. 본 발표에서는 ALD의 종류에 따른 기술을 소개하고 그 응용으로 고유전율 물질 개발 연구 (고유전율 산화물 박막의 증착, 고유전율 산화물의 열적 안정성 평가, Flatband 매카니즘 규명, 전기적 물리적 특성 분석)에 대해서 발표 하고자 한다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
• /
• 2009.11a
• /
• pp.30.1-30.1
• /
• 2009

정보화가 급속히 진전됨에 따라 보다 많은 양의 정보를 전송, 처리, 저장하게 되면서 이를 위해 대용량, 고속, 비휘발성의 특징을 갖는 차세대 메모리의 개발이 절실히 요구되고있다. 이 중 저항 변화 메모리(ReRAM)는 일반적으로 TiO2, Al2O3, NiO2, HfO2, ZrO2 등의 전이금속산화물을 이용한 MIM 구조로서 적당한 전기 신호를 가하면 저항이 높아서 전도되지 않는 상태(Offstate)에서 저항이 낮아져 전도가 가능한 상태(On state)로 바뀌는 메모리 특성을가진다. ReRAM은 비휘발성 메모리이며 종래의 비휘발성 기억소자인 Flash memory 보다 access time 이105 배 이상 빠르고, 5V 이하의 낮은 전압에서도 동작이 가능하다. 또한 구조가 간단하여 공정 단순화가 가능하고 소자의 집적화도 쉽다는 점 등 많은 장점들이 있어서 Flash memory를 대체할 수 있는 유력한 후보로 여겨지고 있다. 본연구에서는 DC-magnetron Sputtering 방법으로 전이금속 박막을 증착하고, Dry furnace로 산화시켜 전이금속산화물 박막을 제작한 후 저항변화 특성을 연구하였다. 두 개의 전이금속산화물 박막을 dual-layer로 형성시켜 저항변화특성을 관찰하였으며 또한, 전이금속산화물 박막의 조성을 달리 하여 저항변화를 관찰 하였다. 전이금속산화물 박막의 전기적 특성을 알아보기 위해 Si(100) wafer 위에 Pt를 이용 MIM 형태로 capacitor 시편을 제작 하여, probe station으로 I-V 측정을 하였고 조성 및 표면 분석을 위해서는 AES와 AFM을, 미세구조를 분석을 위해서는 TEM과 SEM 을 사용하였다.

• Journal of Powder Materials
• /
• v.10 no.5
• /
• pp.344-347
• /
• 2003

Pure tantalum powder has been produced by combining Na as a reducing agent, $K_2$TaF$_{7}$ as feed material, KCl and KF as a diluent in a stainless steel (SUS) bomb, using the method of metallothermic reduction. And we examined various types of after-treatment that affect the high purification of powder. A significant amount of impurities contained in recovered powder was removed in various conditions of acid washing. In particular, 20% (HCl + HNO$_3$) was effective in removing heavy metal impurities such as Fe, Cr and Ni, 8% H$_2$SO$_4$ + 8% $Al_2$(SO$_4$)$_3$ in removing fluorides such as K and F from non-reactive feed material, and 2% $H_2O$$_2$ + 1 % HF in removing oxides that formed during reaction. Significant amounts of oxygen and part of light metal impurities could be removed through deoxidation and heat treatment process. On the other hand, because it is difficult to remove completely heavy metal impurities such as Fe, Cr, and Ni through acid washing or heat treatment process if their contents are too high, it is considered desirable to inhibit these impurities from being mixed during the reduction process as much as possible.

• Journal of Dental Rehabilitation and Applied Science
• /
• v.26 no.3
• /
• pp.339-347
• /
• 2010

Enhancement of bond strength between new and old composite usually requires increasing the surface roughness to promote mechanical interlocking. This study evaluated the effect of different surface treatments on repair bond strength of resin composite after aging condition. Air abrasion with Al2O3, chairside silicacoating, and silanization provided higher resin-resin bond strength values compared to control group and HF group. Air abrasion is necessary to repair a resin restoration and additional application of silane seems to have good effects on bond strength.

• Clean Technology
• /
• v.9 no.2
• /
• pp.57-61
• /
• 2003

A novel nitric acid-free desmut solution has been developed to remove smut, which is produced from a NaOH etching, on the surface of aluminum alloy metal in metal surface treatment processes. Comparing with the performance of 5% $HNO_3$ desmut solution, the mixed acid solution containing 2% $H_2O_2$, 0.5% HF, and 10% $H_2SO_4$ shows the same effect of smut removal for aluminum alloy samples of A16061 and A15052. To examine the surface alterations of the aluminum samples, in addition, the surface analysis is carried out with scanning electron microscopy (SEM) and electron probe microanalysis (EPMA).

• Corrosion Science and Technology
• /
• v.2 no.1
• /
• pp.53-57
• /
• 2003

The MarM247 based superalloy (8wt.%Cr- 9wt.%Co- 3wt.%Ta- 1.5wt.%Hf- 5.6%wt.Al- 9.5wt.%W- Bal. Ni) specimens were diffusion aluminized by for types of pack cementation methods, and their coating structure and their high temperature oxidation resistance were investigated. The coated specimens treated at 973K in high aluminum concentration pack had a coating layer containing large hafunium rich precipitates, which were originally included in substrate alloy. After the high temperature oxidation test in air containing 30 vol.% $H_2O$ at 1273K ~ 323K, the deep localized corrosion which reached to the substrate were observed along with these hafnium rich precipitates. On the other hand, the coated specimens treated at 1323K using low aluminum concentration pack showed the coating layer without the large hafunium rich precipitates, and after the high temperature oxidation test at 1273K for 1800 ksec, it did not show the deep localized corrosion. The nickel electroplating before the aluminizing forms thick hafnium free area, and its high temperature oxidation resistance were comparable to platinum modified aluminizing coatings at 1273K.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 1998.02a
• /
• pp.24-24
• /
• 1998

반도체장비를 포함하는 초고진공장비의 園훌化가 급속히 그리고 절실히 요구되고 있는 것이 현실정이다. 當面해서 실현할 국산진공장비의 대상은 廣範圍하다. 즉, 각종 진공 pump ( (rotary, dry, diffusion, cryo, ion, turbo melecular pump), 진공 chamber, 진공 line, gate valve 를 위 시 한 진공 V머ve, flange, gasket, fl않d야lU, mainpulater 퉁 진공 部品이 다. 진공계 의 핵심 은 適切하고 優良한 진공재료의 선태파 사용이다. 진공장비는 사용자가 원하는 진공도를 원하 는 시간 동안 륨空度를 유지해 주어야 한다. 진공재료 선태의 기준사항은:(1) 기체의 透過성 (2) 薰했훌 (3) 혔體放出특성 - -outgassing과 degassing- (4) 機械的 량훌度 (5) 온도 의존성 (6) 化學톡성 (7) 加I성 및 鎔接 성 (8) 課電특성 (9) 磁氣특성 (10) 高速함子 및 放射線 특성 (11) 經濟성 및 調達생 둥이 다. 우량한 초고진공계재료는 풍부하게 개발되어 왔고, 또 新材料들이 개발되고 있다. 여기에서는 주로 초고진공 내지는 극고진공계의 構造材料, 機能材料, 部品材料 일반파 몇가지 신재료의 특 성에 관해서 記述한다. M Mild SteeHSAE, 1112, 1010, 1020, 1022, etc)., S Stainless SteeHAlSI, 304, 304L, 310, 316, 321, 347): 구조재료, chamber, fl하1ges A Aluminum과 Alloys (1060, 1100, 2014, 4032, 6(뻐1): 구조재료, chamber, flanges, gaskets A AI, Al 떠loy는 SS에 代替하는 역 할올 시 작하고 있다. C Copper, Copper Alloys(C11$\alpha$)0, C26800, C61400, Cl7200): 내장인자, gasket, cryopanel, tubing T Titanium, Ziriconium, Haf띠um 및 Alloys: 특히 Ti은 10n pump 용 getter material 이 외 에 U UHV,XHV용 chamber계로서 관심올 끌고 있다. N Nickel, Nickel Alloys (200, 204, 211, monel, nichrome): 부식 방지 , 전자장치 , 자기 장치 귀 금속(Ag, Au, Pt, Pd, Rh, Ir, Os, Ru): 보조부품, gasket, filament, coating, thermocouple, 접 합부위 T TiC, SiC, zrC, HfC, TaC 둥의 탄화물과, BN, TiN, AlN 동의 질화물, 붕화물이 둥장하고 었 다. 유리: Soda Lime, Borosilicate, Potash Soda Lead: View Port, Chamber envelope C Ceramics: AlZ03, BeO, MgO, zrOz, SiOz, MgOzSiOz, 3Alz032SiOz, Z$textsc{k}$hSiOz S상N4: e electrical, thermal insulators, crucibles, boats, single crystals, sepctr려 windows 저자는 최근 저자들이 발견한 Zr-Ti-Cu-Ni-Be amorphous alloys coated cham뾰r가 radiation p proof로 이용될 수 있는 사실을 점검하고 었다 .. Z.Y. Hua 들은 Cs3Sb를 새로운 photocathode 재료로 보고하고 있다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2010.08a
• /
• pp.198-198
• /
• 2010

전하 트랩형 비휘발성 메모리는 10년 이상의 데이터 보존 능력과 빠른 쓰기/지우기 속도가 요구 된다. 그러나 두 가지 특성은 터널 산화막의 두께에 따라 서로 trade off 관계를 갖는다. 즉, 두 가지 특성을 모두 만족 시키면서 scaling down 하기는 매우 힘들다. 이것의 해결책으로 적층된 유전막을 터널 산화막으로 사용하여 쓰기/지우기 속도와 데이터 보존 특성을 만족하는 Tunnel Barrier engineered Memory (TBM)이 있다. TBM은 가운데 장벽은 높고 기판과 전극쪽의 장벽이 낮은 crested barrier type이 있으며, 이와 반대로 가운데 장벽은 낮고 기판과 전극쪽의 장벽이 높은 VARIOT barrier type이 있다. 일반적으로 유전율과 밴드갭(band gap)의 관계는 유전율이 클수록 밴드갭이 작은 특성을 갖는다. 이러한 관계로 인해 일반적으로 crested type의 터널산화막층은 high-k/low-k/high-k의 물질로 적층되며, VARIOT type은 low-k/high-k/low-k의 물질로 적층된다. 이 형태는 밴드갭이 다른 물질을 적층했을 때 전계에 따라 터널 장벽의 변화가 민감하여 전자의 장벽 투과율이 매우 빠르게 변화하는 특징을 갖는다. 결국 전계에 민감도 향상으로 쓰기/지우기 속도가 향상되며 적층된 유전막의 물리적 두께의 증가로 인해 데이터 보존 특성 또한 향상되는 장점을 갖는다. 본 연구에서는 기존의 TBM과 다른 형태의 staggered tunnel barrier를 제안한다. staggered tunnel barrier는 heterostructure의 에너지 밴드 구조 중 하나로 밴드 line up은 두 밴드들이 같은 방향으로 shift된 형태이다. 즉, 가전자대 에너지 장벽의 minimum이 한 쪽에 생기면 전도대 에너지 장벽의 maximum은 반대쪽에 생기는 형태를 갖는다. 이러한 밴드구조를 갖는 물질을 터널 산화막층으로 하게 되면 쓰기/지우기 속도를 증가시킬 수 있으며, 데이터 보존 능력 모두 만족할 수 있어 TBM의 터널 산화막으로의 사용이 기대된다. 본 연구에서 제작한 staggered TBM소자의 터널 산화막으로는 Si3N4/HfAlO (3/3 nm)을 사용하여 I-V(current-voltage), Retention, Endurance를 측정하여 메모리 소자로서의 특성을 분석하였으며, 제 1 터널 산화막(Si3N4)의 두께를 wet etching 시간 (0, 10, 20 sec)에 따른 메모리 특성을 비교 분석하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 1999.07a
• /
• pp.115-115
• /
• 1999

GaN는 직접천이형 wide band gap(3.4eV) 반도체로서 청색/자외선 발광소자 및 고출력 전자장비등에의 응용성 때문에 폭넓게 연구되고 있다. 이러한 넓은 분야의 응용을 위해서는 열 적으로 안정된 Ohmic contact을 반드시 실현되어야 한다. n-type GaN의 경우에는 GaN계면에서의 N vacancy가 n-type carrier로 작용하기 때문에 Ti, Al, 같은 금속을 접합하여 nitride를 형성함에 의해서 낮은 접촉저항을 갖는 Ohmic contact을 하기가 쉽다. 그러나 p-type의 경우에는 일 함수가 크고 n-type와 다르게 nitride가 형성되지 않는 금속이 Ohmic contact을 할 가능성이 많다. 시료는 HF(HF:H2O=1:1)에서 10분간 초음파 세척을 한 후 깨끗한 물에 충분히 헹구었다. 그런 후에 고순도 Ar 가스로 건조시켰다. Pd와 Ni은 열적 증착법(thermal evaporation)을 사용하여 p-GaN에 상온에서 증착하였다. 현 연구에서는 열처리에 의한 Pd의 clustering을 줄이기 위해서 wetting이 좋은 Ni을 Pd 증착 전과 후에 삽입하였으며, monchromatic XPS(x-ray photoelectron spectroscopy) 와 SAM(scanning Auger microscopy)을 사용하여 열처리 전과 40$0^{\circ}C$, 52$0^{\circ}C$ 그리고 695$0^{\circ}C$에서 3분간 열처리 후의 온도에 따른 morphology 변화, 계면반응(interfacial reaction) 및 벤드 휨(band bending)을 비교 연구하였다. Nls core level peak를 사용한 band bending에서 Schottky barrier height는 Pd/Ni bi-layer 접합시 2.1eV를, Ni/Pd bi-layer의 경우에 2.01eV를 얻었으며, 이는 Pd와 Ni의 이상적인 Schottky barrier height 값 2.38eV, 2.35eV와 비교해 볼 때 매우 유사한 값임을 알 수 있다. 시료를 후열처리함에 의해 52$0^{\circ}C$까지는 barrier height는 큰 변화가 없으나, $650^{\circ}C$에서 3분 열처리 후에 0.36eV, 0.28eV 만큼 band가 더 ？을 알 수 있었다. Pd/Ni 및 Ni/Pd 접합시 $650^{\circ}C$까지 후 열 처리 과정에서 계면에서 matallic Ga은 온도에 비례하여 많은 양이 형성되어 표면으로 편석(segregation)되어지나, In-situ SAM을 이용한 depth profile을 통해서 Ni/Pd, Pd/Ni는 증착시 uniform하게 성장함을 알 수 있었으며, 후열처리 함에 의해서 점차적으로 morphology 의 변화가 일어나기 시작함을 볼 수 있었다. 이는 $650^{\circ}C$에서 열처리 한후의 ex-situ AFM을 통해서 재확인 할 수 있었다. 이상의 결과로부터 GaN에 Pd를 접합 시 심한 clustering이 형성되어 Ohoic contact에 문제가 있으나 Pd/Ni 혹은 Ni/Pd bi-layer를 사용함에 의해서 clustering의 크기를 줄일 수 있었다. Clustering의 크기는 Ni/Pd bi-layer의 경우가 작았으며, $650^{\circ}C$ 열처리 후에 barrier height는 Pd/Ni bi-layer의 경우에도 Ni의 영향을 받음을 알 수 있었다.