• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.57-58
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• 2011

III-V족 화합물 반도체의 일종인 InSb는 77 K에서 0.23 eV의 작은 밴드 갭을 가지며 높은 전하 이동도를 가지고 있기 때문에 대기권에서 전자파 흡수가 일어나지 않는 3~5 ${\mu}m$범위의 장파장 적외선 감지가 가능하여 중적외선 감지 소자로 이용되고 있다. 하지만 InSb는 밴드 갭이 매우 작기 때문에, 소자 제작시 누설전류에 의한 소자 특성의 저하가 문제시 되고 있다. 또한 다른 화합물 반도체에 비해 녹는점이 낮고, 휘발성이 강한 5족 원소인 Sb의 승화로 기판의 화학양론적 조성비(stoichiometry)가 변하기 쉬워, 계면특성 저하의 원인이 된다. 따라서 우수한 특성을 가지는 적외선 소자의 구현을 위해서, 저온에서 계면 특성이 우수한 고품질의 절연막 증착 연구가 필수적이다. 본 연구에서는 InSb 기판 위에 $SiO_2$, $Si_3N_4$의 절연막 형성시 증착온도의 변화에 따른 계면 트랩 밀도를 분석하였다. $SiO_2$, $Si_3N_4$ 절연막은 플라즈마 화학 기상 증착법(PECVD)을 이용하여 n형 InSb 기판 위에 증착하였으며, 증착온도를 $120^{\circ}C$부터 $240^{\circ}C$까지 변화시켰다. Metal oxide semiconductor(MOS) 구조 제작을 통하여, 커패시턴스-전압(C-V)분석을 진행하였으며, 절연막과 InSb 사이의 계면 트랩 밀도를 Terman method를 이용하여 계산하였다[1]. 또한, $SiO_2$와 $Si_3N_4$의 XPS 분석과 TOF-SIMS 분석을 통하여 계면 트랩 밀도의 원인을 밝혀 보았다. $120{\sim}240^{\circ}C$ 온도 범위에서 계면 트랩 밀도는 $Si_3N_4$의 경우 $2.4{\sim}4.9{\times}10^{12}cm^{-2}eV^{-1}$, $SiO_2$의 경우 $7.1{\sim}7.3{\times}10^{11}cm^{-2}eV^{-1}$ 값을 나타냈고, 두 절연막 모두 증착 온도가 증가할수록 계면 트랩 밀도가 증가하는 경향을 보였다. 그러나 모든 샘플에서 $Si_3N_4$의 경우, flat band voltage가 음의 전압으로 이동한 반면, $SiO_2$의 경우, 양의 전압으로 이동하는 것을 확인할 수 있었다. 계면 트랩 밀도 증가의 원인을 확인하기 위해서, oxide를 $120^{\circ}C$, $240^{\circ}C$에서 증착시킨 샘플을 XPS 분석을 통하여 깊이에 따른 성분분석을 하였고, 그 결과, $240^{\circ}C$에서 증착된 샘플에서 계면에서 $In_2O_3$와 $Sb_2O_3$ 피크의 증가를 확인하였다. 이는 계면에서 oxide양이 증가함을 의미하며, 이렇게 생성된 oxide는 계면 트랩으로 작용하므로, 계면 특성을 저하시키는 원인으로 작용함을 알 수 있었다. Nitride 절연막을 증착시킨 샘플은 TOF-SIMS 분석을 통해, 계면에서의 성분 분석을 하였고, 그 결과, $240^{\circ}C$에서 증착된 샘플에서 In-N, Sb-N, Si-N 결합의 감소를 확인하였다. 이렇게 분해된 결합들의 dangling 결합이 늘어 계면 트랩으로 작용하므로, 계면 특성을 저하시키는 원인으로 작용함을 알 수 있었다. 최종적으로, 소자특성을 확인 하기 위하여 계면 트랩 밀도가 가장 낮게 측정된 $200^{\circ}C$ 조건에서 $SiO_2$ 절연막을 증착하여 InSb 적외선 소자를 제작하였다. 전류-전압(I-V) 분석 결과 -0.1 V에서 16 nA의 누설 전류 값을 보였으며, $2.6{\times}10^3{\Omega}cm^2$의 RoA(zero bias resistance area)를 얻을 수 있었다. 절연막 증착조건의 최적화를 통하여, InSb 적외선 소자의 특성이 개선됨을 확인할 수 있었다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.4 no.2
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• pp.217-223
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• 1995

절연보호막에 따른 AI-1%Si 박막배선의 평균수명(MTF, Mean-Time-to-Failure) 및 electromigration에 대한 저항성, 즉 활성화에너지(Q)변화 등을 측정 비교하였다. 박막배선은 $5000\AA$두께로 열산화막 처리된 p-Si(100)기판위에 $7000\AA$의 AI-1%Si을 증착한 후 photolithography 공정으로 형성시켰다. Electromigration test를 위한 박막배선은 $3\mu$m의 폭과 $400\mu$m, $1600\mu$m의 두 가지 길이를 가지며 절연보호막 효과를 알아보기 위해 그 위에 $3000\AA$의 두께로 SiO2, PSG, Si3N4등 절연보호막을 APCVD 및 PECVD를 이용하여 각각 증착시켰다. 가속화 실험을 위해 인가된 전류밀도는 4.5X106A/cm2이었고 180, 210, $240^{\circ}C$온도에서 d.c. 인가 후의 저항변화를 측정하여 평균수명을 구한 후 Black 방정식을 이용하여 활성화에너지를 측정하였다. AI-1%Si 박막배선에서 electromigration에 대한 활성화에너지값은 $400\mu$m길이의 경우 0.44eV(nonpassivated), 0.45eV(Si3N4 passivated), 0.50 eV(PSG passivated), 그리고 0.66 eV(SiO2 passivated)로 각각 측정되었다. $1600\mu$m 길이의 AI-1%Si 박막배선 실험에서도 같은 절연보호막 효과가 관찰되었다. 따라서 SiO2, PSG, Si3N4등 절연보호막은 AI-1%Si 박막배선에서의 electromigration에 대한 저항력을 높여 결함방지효과를 보이며 수명을 향상시킨다. SiO2의 절연보호막의 경우가 AI-1%Si 박막배선의 electromigration에 대한 가장 강한 저항력을 보이며 평균수명도 높게 나타났다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2009.11a
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• pp.56-56
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• 2009

In this study, we fabricated the engineered $SiO_2/Si_3N_4/SiO_2$(ONO) tunnel barrier with high-k $HfO_2$ trapping layer for application high performance flash MLC(Multi Level Cell). As a result, memory device show low operation voltage and stable memory characteristics with large memory window. Therefore, the engineered tunnel barrier with ONO stacks were useful structure would be effective method for high-integrated MLC memory applications.

• Journal of information and communication convergence engineering
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• v.5 no.3
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• pp.215-218
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• 2007

In this paper, amorphous semiconductor and insulator thin film are etched using reactive ion etcher. At that time, we experiment in various RIE conditions (chamber pressure, gas flow rate, rf power, temperature) that have effects on quality of thin film. The using gases are $CF_4,\;CF_4+O_2,\;CCl_2F_2,\;CHF_3$ gases. The etching of a-Si:H thin film use $CF_4,\;CF_4+O_2$ gases and the etching of $a-SiO_2,\;a-SiN_x$ thin film use $CCl_2F_2,\;CHF_3$ gases. The $CCl_2F_2$ gas is particularly excellent because the selectivity of between a-Si:H thin film and $a-SiN_x$ thin film is 6:1. We made precise condition on dry etching with uniformity of 5%. If this dry etching condition is used, that process can acquire high yield and can cut down process cost.

• Journal of the Korean Ceramic Society
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• v.22 no.5
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• pp.35-42
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• 1985

$eta$-Sialon powders were prepared by reduction-nitridation from mixture of Wando pyrophyllite and graphite as a reducing agent at 135$0^{\circ}C$ in 80% $N_2$-20% $H_2$ atmosphere. As the reaction products $Si_2ON_2$, $\beta$-$Si_3N_4$ a--$Si_3N_4$ and $\beta$-SiC were observed. Additive agents of MgO, CaO, $Y_2O_3$ were used for promoting the reduction and nitridiation aeaction. The present study was conducted to investigate the effects of silica-carbon ratio ($SiO_2$/C=weight ratio), raction time gas flow rate pellet size and powder packing on synthesis of $\beta$-Sialon from Wando pyropyllite.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.136-136
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• 2011

반도체 및 전자기기 산업에 있어서 NVM은 아주 중요한 부분을 차지하고 있다. NVM은 디스플레이 분야에 많은 기여를 하고 있는데, 측히 AMOLED에 적용이 가능하여 온도에 따라 변하는 구동 전류, 휘도, color balance에 따른 문제를 해결하는데 큰 역할을 한다. 본 연구에서는 bottom gate 구조의 nc-Si NVM 실험을 진행하였다. P-type silicon substrate (0.01~0.02 ${\Omega}-cm$) 위에 Blocking layer 층인 SiO2 (SiH4:N2O=6:30)를 12.5nm증착하였고, Charge trap layer 층인 SiNx (SiH4:NH3=6:4)를 20 nm 증착하였다. 마지막으로 Tunneling layer 층인 SiOxNy은 N2O (2.5 sccm) 플라즈마 처리를 통해 2.5 nm 증착하였다. 이러한 ONO 구조층 위에 nc-Si을 50 nm 증착후에 Source와 Drain 층을 Al 120 nm로 evaporator 이용하여 증착하였다. 제작한 샘플을 전기적 특성인 Threshold voltage, Subthreshold swing, Field effect mobility, ON/OFF current ratio, Programming & Erasing 특성, Charge retention 특성 등을 알아보았다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.211-212
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• 2010

GaN 기반의 상부발광형 LED는 동작되는 동안 생기는 전기적 단락, 그리고 칩 위의 p-형 전극과 n-형 전극 사이에 생기는 누설전류 및 신뢰성 확보를 위하여 칩 표면에 passivation 층을 형성하게 된다. SiO2, Si3N4와 같은 passivation layers는 일반적으로 PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)공정을 이용한다, 하지만 이는 공정 특성상 plasma로 인한 damage가 유발되기 때문에 표면 누설 전류가 증가 한다. 이로 인해 forward voltage와 reverse leakage current의 특성이 저하된다. 본 실험에서는 원자층 단위의 박막 증착으로 인해 PECVD보다 단차 피복성이 매우 우수한 PEALD(Plasma Enhanced Atomic Layer Deposition)공정을 이용하여 Al2O3 passivation layer를 증착한 후, 표면 누설전류와 빛의 출력 특성에 대해서 조사해 보았다. PSS (patterned sapphire substrate) 위에 성장된 LED 에피구조를 사용하였고, TCP(Trancformer Copled Plasma)장비를 사용하여 에칭 공정을 진행하였다. 이때 투명전극을 증착하기 위해 e-beam evaporator를 사용하여 Ni/Au를 각각 $50\;{\AA}$씩 증착한 후 오믹 특성을 향상시키기 위하여 $500^{\circ}C$에서 열처리를 해주었다. 그리고 Ti/Au($300/4000{\AA}$) 메탈을 사용하여 p-전극과 n-전극을 형성하였다. Passivation을 하지 않은 경우에는 reverse leakage current가 -5V 에서 $-1.9{\times}10-8$ A 로 측정되었고, SiO2와 Si3N4을 passivation으로 이용한 경우에는 각각 $8.7{\times}10-9$과 $-2.2{\times}10-9$로 측정되었다. Fig. 1 에서 보면 알 수 있듯이 5 nm의 Al2O3 film을 passivation layer로 이용할 경우 passivation을 하지 않은 경우를 제외한 다른 passivation 경우보다 reverse leakage current가 약 2 order ($-3.46{\times}10-11$ A) 정도 낮게 측정되었다. 그 이유는 CVD 공정보다 짧은 ALD의 공정시간과 더 낮은 RF Power로 인해 plasma damage를 덜 입게 되어 나타난 것으로 생각된다. Fig. 2 에서는 Al2O3로 passivation을 한 소자의 forward voltage가 SiO2와 Si3N4로 passivation을 한 소자보다 각각 0.07 V와 0.25 V씩 낮아지는 것을 확인할 수 있었다. 또한 Fig. 3 에서는 Al2O3로 passivation을 한 소자의 output power가 SiO2와 Si3N4로 passivation을 한 소자보다 각각 2.7%와 24.6%씩 증가한 것을 볼 수 있다. Output power가 증가된 원인으로는 향상된 forward voltage 및 reverse에서의 leakage 특성과 공기보다 높은 Al2O3의 굴절률이 광출력 효율을 증가시켰기 때문인 것으로 판단된다.

• Journal of the Korean Ceramic Society
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• v.21 no.1
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• pp.5-10
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• 1984

$eta$-Sialon synthesis was investigated via the simulataneous reduction and nitriding of Wando pyrophyllite. When Wando pyrophyllite-graphite-$Si_3N_4$ seed mixture was heated at 135$0^{\circ}C$ for as long as 10 hours in 80% $N_2$-20%$H_2$ atomsphere $eta$-$Si_3N_4$ solid solution was mainly formed together with a small amount of $\alpha$-$Si_3N_4$ The value z of the forming $Si_{6-x}Al_2O_2N{8-z}$ was decreased with heating time.

• The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers C
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• v.52 no.7
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• pp.293-297
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• 2003

Silicon dioxide (SiO$_2$) layers were fabricated on Si$_3$N$_4$/SiO$_2$/Si layer structures by low pressure chemical vapor deposition (LPCVD). Potassium and aluminum were then coimplanted by implanting potassium ions with the energy of 100 ［keY］ and dose of 5x10$^{16}$ [cm￣$^2$］ and 1x10$^{17}$ [cm￣$^2$］ into an aluminum buffer layer on the SiO$_2$Si$_3$N4/SiO$_2$/Si structure. The pH, pNa, and pK ion sensitivities of the resulting layers were investigated and compared to those of as-deposited silicon dioxide layer. The pK-sensitivity of the silicon dioxide was enhanced by the K and Al coimplantation. On the contrary, the pH and pNa-sensitivities of the coimplanted silicon dioxides were quite lower than that of the as-deposited silicon dioxide.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.33 no.9
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• pp.957-962
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• 2009

Sialon was produced by hot-pressing the mixtures of $Si_3N_4$, AlN and $Y_2O_3$ powders. All fracture tests were performed on a three-point loading system with a 30 mm bending span. Fracture toughness and Vickers hardness of smooth specimen were average 7.05 $MPa{\cdot}m^{0.5}$ and Hv = 1580, respectively. Density of three kinds of specimens, smooth specimen, smooth and healed specimen, smooth with $SiO_2$ colloidal coating and healed specimen, had beyond 99 % of theoretical density. Bending strength of smooth healed specimens had high strength more than 1 GPa. Crack healed specimens recovered as strength as smooth specimen. That is, cracked specimen with $SiO_2$ colloidal coating on cracked part recovered strength by heat treatment, completely. Crack healing of $Si_3N_4$ composite ceramics had contributed glassy $SiO_2$ to strength recovery. Limiting high temperature for bending strength of heat treated smooth specimen for bending strength was about 1273 K.