• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2002.11a
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• pp.103-103
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• 2002

• Proceedings of the IEEK Conference
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• 2006.06a
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• pp.565-566
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• 2006

In this work, We study electrical characterization of $HfO_2$/Hf/Si films grown by Atomic Layer Deposition(ALD). Through AES(Auger Electron Spectroscopy), capacitance-voltage(C-V) and current-voltage(I-V) analysis, the role of Hf layer for the better $HfO_2$/Si interface property was investigated. We found that Hf metal layer in our structure effectively suppressed the generation of interfacial $SiO_2$ layer between $HfO_2$ film and silicon substrate.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2001.05a
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• pp.90-90
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• 2001

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2002.11a
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• pp.81-81
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• 2002

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2003.11a
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• pp.11-14
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• 2003

[ $HfO_2$ ] thin films were deposited at $300^{\circ}C$ on p-type Si (100) substrates using $HfO_2(HfO_xN_y)$ as the precursor by plasma-enhanced chemical vapor deposition and were annealed at $300^{\circ}C$ in nitrogen plasma ambient. Compared with $HfO_2$, nitrogen plasma annealed $HfO_2$ show good chemical stability, higher crystallization temperature, lower leakage current and thermal stability. Leakage current density of nitrogen plasma annealed $HfO_2$ is approximately one order of magnitude lower than that of $HfO_2$ for the same EOT. The improvement in electrical characteristics of nitrogen plasma annealed $HfO_2$ can be explained by the better thermal stability due to nitrogen incorporation.

• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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• v.24 no.9
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• pp.687-692
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• 2011

Hafnium oxide ($HfO_2$) was very advantageous for substitute material of gate on existing transistor. $HfO_2$ has been widely studied due to high contact with polysilicon and thermal stability and also, it is easily etched by using HF solution. In this study, $HfO_2$ and thermal oxide films were etched by wet etch method using chemical etchant. Etch rate of $HfO_2$ and thermal oxide was linearly increased with increasing concentration of HF and temperature but etch rate of $HfO_2$ was higher than thermal oxide due to $H^+$, $F^-$, and $HF_2^-$ ions at below 0.5% concentration of HF. And also, etch selectivity was improved by adding Hydrazine as additive.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2012.05a
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• pp.82.1-82.1
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• 2012

란타늄 산화물 ($La_2O_3$) 박막은 하프늄 산화물 ($HfO_2$) 박막보다 높은 유전 상수와 높은 밴드 오프셋으로 인해 dynamic random access memory(DRAM)에서 유전체 재료로써 연구되어 왔다. 그리고 Lanthanum이 도핑된 HfO2이 더 높은 유전 상수와 낮은 누설 전류 밀도를 갖는 다는 사실이 이전에 보고 된 바 있다. 본 연구에서 우리는 ALD를 이용하여, TiN 하부 전극 위에 $La_2O_3$의 위치를 달리하는 $La_2O_3/HfO_2$의 나노 층상조직 구조(두께 10 nm)를 금속 - 절연체 - 금속 (MIM) 구조로 제작 하였다. ALD는 좋은 comformality와 넓은 지역 균일성을 가지며, 원자수준의 두께를 조절할 수 있다는 장점을 갖고 있다. 또한, 다양한 화학 물질들을 이용한 복합적 계층구조를 만들 수 있는 점과 $HfO_2$ 및 $La_2O_3$ 계층의 수직 위치를 정확하게 조절할 수 있는 점으로 본 연구에 적합한 증착 방법이다. HfO2 속에 $La_2O_3$ 층을 깊이에 따라 삽입함으로써 $HfO_2$ 계층에 La 도핑의 효과와 더불어 TiN 하부 전극 위의 $La_2O_3$과 $HfO_2$의 차이점을 확인 하였다. $HfO_2$은 $250^{\circ}C$에서 TDMAH와 물을 사용하여, $La_2O_3$은 동일한 온도에서 $La(iPrCp)_3$와 물을 사용하여 제작되었다. 화학적 구성 및 binding 구조는 X선 광전자 분광법 (XPS)을 통해 분석하였다. 전기적 특성(유전 상수 및 누설 전류)은 Capacitance-Voltage (CV)와 Current-Voltage (IV) 측정으로 확인하였다. 결과적으로, $La_2O_3$ 또는 $HfO_2$을 한 종류만 사용한 절연층의 전기적 특성보다, $La_2O_3/HfO_2$의 나노 층상조직 구조가 더 나은 특성 (누설 전류 밀도 : $5.5{\times}10^{-7}\;A/cm^2$ @-1MV/cm, EOT : 14.6)을 갖는다는 것을 확인했고, 더불어 $La_2O_3$의 흡습 성질로 인한 화학 구조와 전기적 특성의 일부 차이를 확인하였다. 본 연구에서는 $HfO_2$ 속에 $La_2O_3$층이 TiN 하부 전극 바로 위에 위치할 때, 즉, 공기 중에 노출되지 않은 $La_2O_3/HfO_2$ 구조에서 가장 좋은 특성의 MIM capacitor를 얻을 수 있었다.

• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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• v.22 no.2
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• pp.101-106
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• 2009

In this paper, Thin films of $HfO_2$/Hf were deposited on p-type wafer by Atomic Layer Deposition (ALD). We studied the electrical and material characteristics of $HfO_2$/Hf/Si MOS capacitor depending on thickness of Hf metal layer. $HfO_2$ films were deposited using TEMAH and $O_3$ at $350^{\circ}C$. Samples were then annealed using furnace heating to $500^{\circ}C$. Round-type MOS capacitors have been fabricated on Si substrates with $2000\;{\AA}$-thick Pt top electrodes. The composition rate of the dielectric material was analyzed using TEM (Transmission Electron Microscopy), XRD (X-ray Diffraction) and XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy). Also the capacitance-voltage (C-V), conductance-voltage (G-V), and current-voltage (I-V) characteristics were measured. We calculated the density of oxide trap charges and interface trap charges in our MOS device. At the interface between $HfO_2$ and Si, both Hf-Si and Hf-Si-O bonds were observed, instead of Si-O bond. The sandwiched Hf metal layer suppressed the growing of $SiO_x$ layer so that $HfSi_xO_y$ layer was achieved. And finally, the generation of both oxide trap charge and interface trap charge in $HfO_2$ film was reduced effectively by using Hf metal layer.

• Proceedings of the Korean Ceranic Society Conference
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• 2003.10a
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• pp.34.2-34.2
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• 2003

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.283-283
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• 2011

본 연구에서는 XRR 측정에 있어 박막두께 표준보급을 하기 위하여 표준물질을 이온빔 스퍼터링 증착법을 이용하여 제작하였다. 시편제작 시 공기 중 노출에 의해 산화가 되지 않는 산화물 박막과 산화물 기판을 선택하였다. 기판 및 타겟물질 등을 변화시키면서 제작된 시편의 특성을 살펴보았다. 사용된 타겟 물질로는 HfO2, Ta2O5, Cr2O3를 사용하였으며, 기판으로는 glass, sapphire, quartz, SiO2(1 ${\mu}m$-thermal oxidation)를 사용하였다. 산화물 타겟을 사용하여 증착 시 타겟 주위로 생기는 전하들의 charge build-up 되는 현상은 neutralizer를 사용함으로써 문제를 해결하였다. 제작된 시편은 XRR을 이용하여 측정하였고, XRR simulation과 curve fitting을 통하여 박막의 두께, 표면 및 계면의 거칠기, 밀도를 평가하였다. 기판으로 사용된 glass, quartz는 타겟 물질과 관계없이 표면 거칠기가 좋지 않아 XRR 반사율이 급격히 떨어지면서 측정되는 각도의 영역이 작아졌다. sapphire로 제작한 시편에서는 측정된 데이터와 simulation의 curve fitting이 양호하지 않았다. 이 문제는 현재 조사중에 있다. SiO2 기판으로 제작한 시편의 경우 타겟 물질과 관계없이 XRR curve fitting 결과가 양호 하였다. 그 중 Cr2O3의 결과가 다른 타겟 물질에 비해 x 2 값이 작았고 반사율 곡선에서의 거칠기와 진폭도 양호하였다. 위 연구결과로써 SiO2 기판을 사용한 Cr2O3 타겟 물질로 제작된 시편이 XRR 박막 두께 표준물질로써 적합한 것으로 판단된다.