• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제11권2호
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• pp.29-35
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• 2004

65 nm급 게이트 유전체로의 $HfO_2$의 적용을 위해 hydrogen-terminate된 Si 기판과 ECR $N_2$ plasma를 이용하여 SiNx를 형성한 기판 위에 MOCVD를 이용하여 $HfO_2$를 증착하였다. $450^{\circ}C$에서 증착시킨 박막의 경우 낮은 carbon 불순물을 가지며 비정질 matrix에 국부적인 결정화와 가장 적은 계면층이 형성되었으며 이 계면층은 Hf-silicate임을 알 수 있었다. 또한 $900^{\circ}C$, 30초간 $N_2$분위기에서 RTA 결과 $HfO_2/Si$의 single layer capacitor의 경우 계면층의 증가로 인해 EOT가 열처리전(2.6nm)보다 약 1 nm 증가하였다. 그러나 $HfO_2/SiNx/Si$ stack capacitor의 경우 SiNx 계면층은 열처리후에도 일정하게 유지되었으며 $HfO_2$ 박막의 결정화로 열처리전(2.7nm)보다 0.3nm의 EOT 감소를 나타내었으며 열처리후에도 $4.8{\times}10^{-6}A/cm^2$의 매우 우수한 누설전류 특성을 가짐을 알 수 있었다.

• 한국자기학회지
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• 제7권5호
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• pp.237-242
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• 1997

초미세결정 구조를 갖는 Fe-Hf-O계 연자성박막을 Ar+ $O_{2}$ 혼합가스 중에서 산소분압을 10%로 고정하고 Hf의 면적비를 변화시켜 반응성 스퍼터링에 의해 제조하였다. 가장 우수한 연자기 특성을 나타낸 F $e_{82}$H $f_{3.4}$ $O_{14.6}$의 초미세결정 박막의 경우 증착상태에서 각각 포화자속밀도 17.7 kG, 보자력 0.7 Oe 및 실효투자율 (0.5 ~ 100 MHz) 2,500을 나타내었다. Fe-Hf-O계 박막의 조성은 고정된 산소분압 하에서 Hf함량의 변화에 따라 박막내 산소의 함량이 비례하여 변화하였다. 또한 미세구조는 Hf-oxide의 함량이 적은 경우에는 .alpha. -Fe 결정상에 Hf-oxide가 석출된 형태로 나타났으며 Hf-oxide의 양이 증가할수록 .alpha. -Fe 결정상과 Hf-oxide 비정질의 혼상을 거쳐 전체적으로 비정질로 변화하는 경향을 나타내었다. Fe-Hf-O계 박막의 전기비저항은 Hf-oxide의 양이 증가할수록 증가하는 경향을 나타내었고 가장 우수한 연자기 특성을 나타내는 F $e_{82}$H $f_{3.48}$ $O_{14.6}$ 박막의 경우, 약 150 .mu. .ohm. cm로 $O_{2}$를 첨가하지 않은 경우의 30 .mu. .ohm. cm에 비하여 약 5배 증가된 값을 나타내었다. 또한 Fe-Hf-O 박막의 성능지수는 수십 MHz 영역에서 20 ~ 50의 값을 나타내었다.내었다.다.내었다.다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제55권3호
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• pp.895-901
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• 2023

Oxide-dispersion- strengthened nickel alloys with Hf additions are expected to present high temperature mechanical properties and durable helium resistance based on first-principles density functional theory (DFT) calculations. Energetic and charge density evaluations of the helium behaviors were performed in Ni matrix, Y₂Hf₂O₇ oxide and the oxide/matrix interface. With the presence of coherent Y₂Hf₂O₇ in Ni matrix, chances of helium bubbles in Ni can be greatly diminished. The helium atoms shall occupy the interfacial site initially, then diffuse into in the octahedral sites of Y₂Hf₂O₇, and these oxide-captured He atoms prefer to separate individually. Much higher diffusion barrier of He in Y₂Hf₂O₇ than in nickel is related to the strong hybridization between interstitial He-1s and nearest-neighboring O-2p orbitals.

• 한국자기학회지
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• 제7권5호
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• pp.243-248
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• 1997

Ar+ $O_{2}$ 혼합가스 중에서 반응성 스퍼터링을 통해 직접 Fe-Hf-O계 초미세결정 연자성 박막을 제조하였으며, 이때 산소분압비의 변화가 Fe-Hf-O 박막의 미세구조 및 자기적 특성에 미치는 영향을 조사하였다. 산소분압이 증가함에 따라 박막의 포화자속밀도는 점차적으로 감소하며 연자기특성이 10%까지는 향상되다가 다시 열화되는 경향을 나타내었다. 최적조건인 10%의 산소분압에서 증착한 F $e_{82}$H $f_{3.4}$ $O_{14.6}$ 초미세결정 박막은 열처리 없이 증착한 상태에서 우수한 연자기 특성을 나타내었으며, 이때의 자기적 특성은 각각 포화자속밀도 17.7 kG, 보자력 0.7 Oe 및 실효투자율 2,500(100 MHz)의 값을 나타내었다. 산소분압이 증가함에 따라 결정립 크기가 감소하며 15% 이상의 산소분압에서는 F $e_{3}$ $O_{4}$가 생성되었다. 따라서 10%에서 가장 우수한 연자기 특성을 나타내는 것은 결정립 크기와 산화물 생성에 의해 설명될 수 있다. Fe-Hf-O계 초미세결정 박막의 전기비저항은 산소분압이 증가함에 따라 증가하는 경향을 나타내었다. 우수한 연자기 특성을 나타내는 F $e_{82}$H $f_{3.4}$ $O_{14.6}$ 박막의 경우, 약 150 .mu. .ohm.cm로 산소를 첨가하지 않은 경우의 30 .mu. .ohm. cm에 비하여 약 5배 증가된 값을 나타내었다. 따라서 F $e_{82}$H $f_{3.4}$ $O_{14.6}$초미세결정 박막이 고주파에서 우수한 연자기 특성을 나타내는 원인은 주로 높은 전기비저항과 미세하게 형성된 결정립에 기이한 것으로 생각된다.

• 한국진공학회지
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• 제18권1호
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• pp.30-36
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• 2009

투명 전자소자의 고유전 $HfO_2$ 절연막을 개발하기 위하여, ITO/$HfO_2$/ITO 금속-절연체-금속 (Metal-Insulator-Metal, MIM) 커패시터 구조를 형성한후 $HfO_2$ 박막의 두께에 따른 전기적, 광학적, 구조적 특성의 변화를 연구하였다. $HfO_2$ 박막의 두께가 50 nm에서 300 nm로 증가함에 따라 유전상수는 20에서 10이하로 감소하였으나, $HfO_2$ 두께가 증가함에 따라 누설전류는 감소하여 200 nm 이상의 두께에서는 $2.7{\times}10^{-12}\;A/cm^2$ 이하의 낮은 누설전류 특성을 나타내었다. ITO/$HfO_2$/ITO MIM 커패시터의 $HfO_2$ 박막의 두께가 50 nm에서 300 nm로 증가함에 따라 투과율은 감소하였으나 300 nm 두께에서도 가시광선 영역에서 80% 이상의 투과율을 나타내어 우수한 투과도 특성을 나타내었다.

• 한국분말재료학회지
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• 제18권6호
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• pp.568-574
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• 2011

As operating temperatures of engines or turbines continually increase for higher efficiency, significant amounts of researches have been focused on finding new materials, which would be alternatives to conventional yttria-stabilized zirconia (YSZ) for thermal barrier coatings (TBCs). In this study, phase evolution and thermo-physical properties of $La_2(Zr_{1-x}Hf_x)_2O_7$ pyrochlore systems are investigated for TBC applications. $La_2(Zr_{1-x}Hf_x)_2O_7$ systems are comprised by selecting $La^{3+}$ as A-site ions and $Zr^{4+}/Hf^{4+}$ as B-site ions in $A_2B_2O_7$ pyrochlore structures. For the developed phases in $La_2(Zr_{1-x}Hf_x)_2O_7$ compositions, thermo-physical properties such as thermal conductivity, thermal expansion coefficient are examined. The potential of these $La_2(Zr_{1-x}Hf_x)_2O_7$ compositions for TBC application is also discussed.

• E2M - 전기 전자와 첨단 소재
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• 제16권9호
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• pp.63.2-64
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• 2003

Epitaxial yttrium-stabilized HfO$_2$ thin films were deposited on p-type (100) Si substrates by pulsed laser deposition at a relatively lower substrate temperature of 550. Transmission electron microscopy observation revealed a fixed orientation relationship between the epitaxial film and Si; that is, (100)Si.(100)HfO$_2$ and [001]Si/[001]HfO$_2$. The film/Si interface is not atomically flat, suggesting possible interfacial reaction and diffusion, X-ray photoelectron spectrum analysis also revealed the interfacial reaction and diffusion evidenced by Hf silicate and Hf-Si bond formation at the interface. The epitaxial growth of the yttrium stabilized HfO$_2$ thin film on bare Si is via a direct growth mechanism without involoving the reaction between Hf atoms and SiO$_2$ layer. High-frequency capacitance-voltage measurement on an as-grown 40-A yttrium-stabilized HfO$_2$ epitaxial film yielded an dielectric constant of about 14 and equivalent oxide thickness to SiO$_2$ of 12 A. The leakage current density is 7.0${\times}$ 10e-2 A/$\textrm{cm}^2$ at 1V gate bias voltage.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2012년도 춘계학술발표대회
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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.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2010년도 하계학술대회 논문집
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• pp.382-382
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• 2010

The etch characteristics of the $HfAlO_3$ thin films and selectivity of $HfAlO_3$ to $SiO_2$ in $Cl_2/BCl_3$/Ar plasma were investigated in this work. The maximum etch rate was 108.7 nm/min and selectivity of $HfAlO_3$ to $SiO_2$ was 1.11 at $Cl_2$(3sccm)/$BCl_3$(4sccm)/Ar(16sccm), RF power of 500 W, DC-bias voltage of - 100 V, process pressure of 1 Pa and substrate temperature of $40^{\circ}C$. As increasing RF power and DC-bias voltage, etch rates of the $HfAlO_3$ thin films increased. Whereas as decreasing of the process pressure, those of the $HfAlO_3$ thin films were increased. The chemical reaction on the surface of the etched the $HfAlO_3$ thin films was investigated with X-ray photoelectron spectroscopy (XPS).

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2002년도 하계학술대회 논문집
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• pp.362-365
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• 2002

Hf thin films were deposited on bottom metal using a RF magnetron sputtering method followed by oxidation and annealing in O$_2$ and N$_2$ ambient, respectively. Various top metal electrodes (i.e., Al, Au, and Cu) were deposited by evaporation, and their roles on physical and electrical properties were investigated. Using the XRD, SEM and AFM techniques, we confirmed that the grain size of HfO$_2$ thin films enlarges as a function of oxidation temperature, increasing dielectric constant. However, other electrical properties (e.g., tan) deteriorateas a consequence. The dielectric constant and tan of HfO$_2$ thin films oxidized at 500 $^{\circ}C$ were 17-25 and 3${\times}$10-3 - 2x10-2, respectively, in the frequency range of 1 Hz to 1 MHz. The leakage current density was less than 1${\times}$10-8A/cm2 up to 0.7 MV/cm. In addition, electrical properties of HfO$_2$ thin films (e.g., the dielectric constant, leakage current and tan $\delta$) depend on top metal electrode. We showed that Al top metal electrode results in the best result.