• The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
• /
• v.12 no.6
• /
• pp.1019-1026
• /
• 2017

The structural properties of $HfO_2$ films could be improved by calibrating the working pressure owing to the enhanced quality of a thin film. We deposited $HfO_2$ films on glass substrates by radio frequency (RF) magnetron sputtering under a base vacuum pressure lower than $4.5{\times}10^{-6}Pa$, RF power of 100 W, substrate temperature of $300^{\circ}C$. The working pressures were varied from 1 mTorr to 15 mTorr. Subsequently, their structural and optical properties were investigated. In particular, the $HfO_2$ film deposited at 1 mTorr had superior properties than the others, with a crystallite size of 10.27 nm, surface roughness of 1.173 nm, refractive index of 2.0937 at 550 nm, and 84.85 % transmittance at 550 nm. These results indicate that the $HfO_2$ film deposited at 1 mTorr is suitable for application in transparent electric devices.

• Journal of the Korean Vacuum Society
• /
• v.18 no.1
• /
• pp.30-36
• /
• 2009

The effects of $HfO_2$ film thickness on electrical, optical, and structural properties were investigated. We fabricated ITO/$HfO_2$/ITO metal-insulator- metal (MIM) capacitor using transparent conducting oxide. When $HfO_2$ film thickness increase from 50 nm to 300 nm, dielectric constant of $HfO_2$ was decreased from 20.87 to 9.72. The transparent capacitor shows an overall high performance, such as a dielectric constant about 21 by measuring the ITO/$HfO_2$/ITO capacitor structures and a low leakage current of $2.75{\times}10^{-12}\;A/cm^2$ at +5 V. Transmittance above 80% was observed in visible region.

• Proceedings of the International Microelectronics And Packaging Society Conference
• /
• 2003.11a
• /
• pp.185-190
• /
• 2003

고유전물질인 $HfO_2$ 극박막에 사용될 TaN metal 전극에 대한 특성에 대한 연구를 하였다. 고유전물질인 $HfO_2$는 4" p-type wafer를 SCI cleaning후 ALD(atomic layer deposition)을 통해 $50\AA$를 증착하였다. Ff source는 TEMAH를 이용하였으며 Oxygen source는 $H_2O$를 이용하였다. 이렇게 증착한 $HfO_2$ 극박막에 Ta target을 이용하여 질소 가스를 Ar가스에 첨가하여 reactive sputtering을 통해서 TaN 전극을 증착하였다. TaN 박막의 증착두께는 a--step과 TEM을 통해서 확인하였으며 면저항은 four point probe를 이용하여 측정하였다. 이렇게 증착된 $HfO_2/TaN$구조에 대한 전기적 특성을 측정하였다.

• Journal of the Korean Magnetics Society
• /
• v.15 no.5
• /
• pp.287-291
• /
• 2005

We have investigated and tried to improve the characteristics of the thin $HfO_2$ layer deposited by ALD for fabricating a MOSFET device where the $HfO_2$ film worked as the gate dielectric. The substrate of MOSFET device is p-type (100) silicon wafer over which the $HfO_2$ dielectric layer with thickness of $5\~6\;nm$ has been deposited. Then the $HfO_2$ film was annealed with $1\~20\;atm\;H_2$ gas and subsequently aluminum electrodes was made so that the active area was $5{\times}10^{-5}\;cm^2$. We have found out that the drain current and transconductance increased by $5\~10\%$ when the $H_2$ gas pressure was 20 atm, which significantly contributed to the reliable operation of the high-density MOSFET devices.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2012.08a
• /
• pp.303-303
• /
• 2012

X-선 반사율 측정법(XRR)은 비파괴적인 측정방법으로 수 nm의 두께를 정밀하게 측정할 수 있는 장점으로 반도체 산업현장에서 많은 관심과 연구가 이루어지고 있다. 이러한 XRR의 두께 측정 정밀도를 향상시키고 부정확한 결과를 방지하기 위하여 측정기기를 검증하고 보정할 수 있는 두께 표준물질을 필요로 하고 있다. 본 연구에서는 IBSD (ion beam sputtering deposition)와 ALD (atomic layer deposition)를 이용하여 5 nm, 10 nm의 $HfO_2$ 박막을 제작하고, XRR용 두께 표준물질로 응용할 수 있는지를 살펴보았다. 먼저 두께표준물질로 제작하기 위해서는 박막과 기판이 안정한 상태를 유지해야 한다. 이에 박막은 공기 중 노출에 의한 산화로 박막의 두께가 변할 수 있는 금속박막 대신에 공기 중에서도 안정한 산화물 박막인 $HfO_2$ 박막을 사용하고 기판은 Si wafer를 thermal공기 중에서도 안정한 산화물 박막인 $HfO_2$ 박막을 사용하고 기판은 Si wafer를 therma oxidation법을 이용하여 $1{\mu}m$ 두께로 제작한 비정질 $SiO_2$ 기판을 사용했다. 제작된 시료의 특성평가를 위해 XRR (X-ray reflectometer) 측정을 통해 두께, 거칠기 및 밀도를 확인하였고, TEM (transmission electron microscope)으로 두께 측정을 하여 XRR로 얻은 두께결과와 비교하였다. 측정결과를 확인하였을 때 두 증착 방법 중 ALD를 이용하여 제작한 시편에서는 박막과 기판사이의 interface가 sharp하여 반사율 곡선의 진폭이 크게 잘 나타났고 fitting 결과도 우수하여 IBSD로 증착한 시편보다 두께 표준물질로 응용하기에 더 적합하였다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
• /
• 2003.11a
• /
• pp.58-58
• /
• 2003

최근 전자재료분야 중 고집적 소자를 다루는 분야에서는 산화규소 유전박막의 두께가 얇아짐에 따라 상부전극과 하부기판 사이에서 발생하는 누설전류가 큰 문제가 되었다. 따라서 이를 극복하기 위해 고유전상수를 가진 두꺼운 유전박막을 사용하기 시작하였는데, 그 중 대표적 인 것이 하프늄옥사이드(HfO2)와 알루미나(A12O3)이다. HfO2의 장점은 큰 유전상수를 갖는다는 것이고, A1203의 장점은 열적 안정성 이 뛰어나며, 높은 bandgap에너지를 갖는 것인데, 이 둘의 장점을 살려서 보다 편리한 방법으로 박막을 증착한 것이 바로 HfAlO이다.

• Journal of IKEEE
• /
• v.23 no.2
• /
• pp.594-598
• /
• 2019

We demonstrate an alternative alignment process using transferring process on solution driven HfZnO film. Parallel pattern is firstly fabricated on a silicon wafer by laser interference lithography. Prepared HfZnO solution fabricated by sol-gel process is spin-coated on a glass substrate. The silicon wafer with parallel pattern is placed on the HfZnO film and annealed at $100^{\circ}C$ for 30 min. After transferring process, parallel grooves on the HfZnO film is obtained which is confirmed by atomic force microscopy and scanning electron microscopy. Uniform liquid crystal alignment is achieved which is attributed to an anisotropic characteristic of HfZnO film by parallel grooves. The liquid crystal cell exhibited a pretilt angle of $0.25^{\circ}$ which showed a homogeneous alignment property.

• Journal of the Korean Magnetics Society
• /
• v.16 no.4
• /
• pp.197-200
• /
• 2006

Amorphous alloys of Co-rich magnetic amorphous films are well known as thpical soft magnetic alloys. They are used for many kinds of electric and electronic parts such as magnetic recording heads, transformers and inductors. CoFeHfO thin films were prepared by RF magnetron reactive sputtering. The films were deposited onto Si(100) substrates with a power of 300 W at room temperature. The reactive gas was introduced up to 10% ($O_2$/(Ar + $O_2$)) during deposition, and the $Co_{39}Fe_{34}Hf_{9.5}O_{17.5}$ thin film exhibit excellent soft magnetic properties : saturation magnetization ($4{\pi}M_s$) of 19kG, magnetic coercivity ($H_c$) of 0.37 Oe, anisotropy field ($H_k$) of 48.62 Oe, and an electrical property is also shown to be as high as 300 ${\mu}{\Omega}cm$. It is assumed that the good soft magnetic properties of $Co_{39}Fe_{34}Hf_{9.5}O_{17.5}$ thin film results from high electrical resistivity and large anisotropy field.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2016.02a
• /
• pp.299-299
• /
• 2016

SiC는 넓은 에너지갭 (Eg=~3.4 eV)을 갖는 반도체로써, 고전압, 고온에서 동작이 가능하여 기존의 Si기반의 파워디바이스를 대체하기 위한 물질로 많은 연구가 이루어지고 있다. 파워 디바이스의 성능 향상을 위해서는 기판과 절연체 사이의 계면에 생성되는 계면 결함을 감소시켜야 한다. 따라서 본 연구에서는 SiC 기판에 high-k 물질인 HfO2를 증착하여 HfO2/SiC 계면에 유도된 결함을 분석하고 이를 감소시킬 수 있는 방법에 대한 연구를 수행하였다. HfO2 박막은 atomic-layer-deposition (ALD) 방법을 이용하여 SiC 기판 위에 $200^{\circ}C$에서 증착하였다. HfO2 박막 증착 후 NH3 분위기에서 rapid thermal annealing 방법을 이용하여 $600^{\circ}C$에서 1분 동안 열처리 진행하였다. Current-voltage (I-V) 측정을 통해 열처리 전 HfO2/SiC의 절연파괴 전압이 약 8.3 V 임을 확인하였다. NH3 열처리 후 HfO2/SiC의 절연파괴 전압이 10 V로 증가하였으며 누설 전류가 크게 감소하는 것을 확인하였다. 또한 capacitance-voltage (C-V) 측정을 통해 열처리 후 flat band voltage가 negative 방향에서 positive 방향으로 이동함을 확인하였고, 이를 통해 NH3 열처리 방법이 HfO2/SiC 계면에 존재하는 결함을 감소시킬 수 있음을 확인하였다. 전자 구조상의 conduction band edge에 존재하는 결함 준위를 분석하기 위해 x-ray absorption spectroscopy (XAS) 분석을 실시하였고, 열처리 전 HfO2/SiC 계면에 많은 결함 준위가 존재함을 확인하였으며, x-ray photoelectron spectroscopy (XPS) 분석을 통해 이 결함 준위가 oxygen deficiency state과 관련됨을 알 수 있었다. NH3 열처리 후 결과와 비교해보면, oxygen deficiency state가 감소함을 확인하였으며 이로 인해 conduction band edge에 존재하는 결함 준위가 감소함을 알 수 있었다. 따라서, NH3 열처리 방법을 이용하여 HfO2/SiC 계면에 존재하는 결함을 감소시킬 수 있으며, HfO2/SiC의 물리적, 전기적 특성을 향상시킬 수 있다는 결과를 도출하였다.

• Journal of IKEEE
• /
• v.25 no.3
• /
• pp.501-505
• /
• 2021

In this study, we fabricated amorphous indium-tin-gallium-zinc-oxide thin-film transistors (a-ITGZO TFTs) with gate dielectrics of HfO₂ and the mixed layers of HfO₂ and Al₂O₃, and investigated the effect of gate dielectric on electrical characteristics of a-ITGZO TFTs. When only HfO₂ was used as the gate dielectric, the mobility and subthreshold swing (SS) were 32.3 cm²/Vs and 206 mV/dec. For the a-ITGZO TFTs with gate dielectric made of HfO₂ and Al₂O (2:1, 1:1), the mobilities and SS were 26.4 cm²/Vs (2:1), 16.8 cm²/Vs(1:1), 160 mV/dec (2:1) and 173 mV/dec (1:1). On the other hand, the hysteresis window shown in transfer curves of the a-ITGZO TFTs was lessened from 0.60 to 0.09 V by the increase of Al₂O₃ ratio in gate dielectric, indicating that the interface trap density between the gate dielectric and channel layer decreases due to Al₂O₃.