• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2018년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.125-125
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• 2018

반도체 소자의 미새화에 따라 선폭이 10nm 이하로 줄어듦에 따라, 금속 배선의 저항이 급격하게 상승하고 있다. Cu는 낮은 저항과 높은 전도도를 가지고 있어 현재 배선물질로써 가장 많이 사용되고 있지만, 소자가 미세화됨에 따라 Cu를 미래의 배선물질로써 계속 사용하기에는 몇 가지 문제점이 제기되고 있다. Cu는 electron mean free path (EMFP)가 39 nm로 긴 특성을 가지기 때문에, 선폭이 줄어듦에 따라 surface 및 grain boundary scattering이 증가하여 저항이 급격하게 증가한다. 또한, technology node에 따른 소자의 operating temperature와 current density의 증가로 인해 Cu의 reliability가 감소하게 된다. 텅스텐은 EMFP가 19 nm로 짧은 특성을 가지고 있어, 소자의 크기가 줄어듦에 따라 Cu보다 낮은 저항 특성을 가질 수 있으며, 녹는점이 3695K로 1357K인 Cu보다 높으므로 배선물질로써 Cu를 대체할 가능성이 있다. 본 연구에서는 Inductively Coupled Plasma (ICP) assisted magnetron sputtering을 통해 매우 얇은 텅스텐 박막을 증착하여 저항을 낮추고자 하였다. 고밀도 플라즈마의 방전을 위해, internal-type coil antenna를 사용하였으며 텅스텐 박막의 증착을 위해 DC sputter system이 사용되었다. 높은 에너지를 가진 텅스텐 이온을 이용하여 낮은 온도에서 고품위 박막을 증착할 수 있었으며, dense한 구조의 박막 성장이 가능하였다. ICP assisted를 이용하여 증착했을 때와, 그렇지 않을 때를 비교하여 ICP 조건에 따라서 박막의 저항이 감소함을 확인할 수 있었을 뿐만 아니라 최대 약 65% 감소함을 확인할 수 있었다. XRD를 이용하여 ICP power를 인가했을 때, 높은 저항을 갖는 A-15 구조를 가진 ${\beta}$ peak의 감소와 낮은 저항을 갖는 BCC 구조를 가진 ${\alpha}$ peak의 증가를 상온과 673K에서 증착한 박막 모두에서 확인하였으며, 이를 통해 ICP power가 저항 감소에 영향을 미친다는 것을 확인하였다. 또한, 두 온도 조건에서 grain size를 계산하여 ICP power를 인가함에 따라 두 조건 모두 grain size가 증가하였음을 조사하였다. 또한, XPS 분석을 통해 ICP power를 인가하였을 때 박막의 저항에 많은 영향을 끼치는 O peak이 감소하는 것을 통해 ICP assisted의 효과를 확인하였다. 이를 통해, ICP assisted magnetron sputtering을 통해 텅스텐 박막을 증착함으로써 차세대 배선물질로써 텅스텐의 가능성을 확인할 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.365-365
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• 2012

스퍼터된 a축 성장된 산화아연 박막의 전기적 및 구조적 특성의 DC 파워에 대한 영향을 c 축 성장된 산화아연 박막과의 비교를 통해 분석하였다. 1~103 ${\Omega}{\cdot}cm$의 낮은 비저항을 갖는 파워를 갖는 조건과 106~108 ${\Omega}{\cdot}cm$의 높은 비저항을 갖는 파워를 갖는 조건에 대한 분석을 진행하였다. 각 조건에 따른 XRD 분석을 통해 낮은 비저항을 갖는 파워를 갖는 조건의 경우 (100) 성장 방향을 강하게 나타내었으나, 높은 비저항을 갖는 파워를 갖는 조건의 경우 약한 (002) 성장 방향을 나타내었다. EDS를 이용한 분석시 낮은 비저항을 갖는 파워의 경우 상대적 으로 oxygen rich 특성을 나타내었다. 이번 연구를 통해 비저항 등 다양한 조건에 따라 결정 성장 방향이 다름을 확인하였으며, 이에 대한 분석을 통해 산화아연 박막의 성장된 조건에 따 라 다양한 전자소자에의 응용 및 분석이 필요함을 확인하였다.

• 한국자기학회지
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• 제7권6호
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• pp.308-313
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• 1997

조성과 강자성 상하지층이 CoFe-Ag 나노입상 합금박막의 거대자기저항과 포화자기장에 미치는 효과에 대하여 연구하였다. 3000 .angs. 두께의 ( $Co_{92}$Fe$_{8}$)$_{31}$Ag$_{69}$ 합금박막에서 최대 자기저항 25.7%를 얻었고, 그 때 포화자장은 2.1 kOe 이었다. 100 .angs. 두께의 박막은 자기저항비가 1.2%이고 포화자장은 5.2 kOe 이었다. 200 .angs. 두께의 합금 박막에 100 .angs. Fe를 상하지층으로 증착하였을 때 자기저항은 9.5 %dptj 11 %로 증가하였고 포화자기장은 2.8 kOe에서 1.8 kOe로 개선되었다. 300 .angs. 이하의 합금박막에 강자성 상하지층의 피복은 교환결합에 의하여 합금박막의 포화자기장을 감소시키는 효과가 있었다. 강자성 상하지층에 의한 자기저항의 증가는 표면에서의 전도전자의 스핀 전도산란의 감소와 계면저항에 의한 전류새흐름의 감소로 기인되는 것으로 보인다. 자기저항의 증가 효과는 합금박막의 두께가 약 300 .angs. 이하에서 나타났다. 교환결합 강자성체인 NiFe 그리고 Fe 중에서 Fe가 교환결합에 의한 포화자기장 감소에 좀더 효과적이었다.

• 한국마이크로전자및패키징학회:학술대회논문집
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• 한국마이크로전자및패키징학회 2003년도 기술심포지움 논문집
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• pp.145-150
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• 2003

최근에 3 GHz이상의 고주파용 전자부품과 소자의 제조에 낮은 TCR 값과 높은 정밀도를 갖는 박막저항이 사용되고 있다. Ni-Cr 박막저항은 낮은 TCR 값과 저항에 대한 높은 안정성 때문에 저항 물질로 사용되는 가장 일반적인 물질이다. 본 연구에서는 $Ni_{72}Cr_{20}Al_3Mn_4Si(wt\%)$ 첨가된 우수한 저항특성을 갖는 s-type의 Evanohm 합금 타겟과 스퍼터링 장비를 이용하여 박막 저항을 제조하였다. 또한 열처리 조건을 $200^{\circ}C,\;300^{\circ}C,\;400^{\circ}C,\;500^{\circ}C$로 변화시키면서 고주파 박막저항의 미세구조와 전기적 특성을 관찰하여 최상의 열처리 조건을 알아보았다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제11권1호
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• pp.37-42
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• 2004

최근에 3 ㎓이상의 고주파용 전자부품과 소자의 제조에 낮은 저항온도계수(TCR)값과 높은 정밀도를 갖는 박막저항이 사용되고 있다. Ni-Cr 박막저항은 낮은 TCR 값과 저항에 대한 높은 안정성 때문에 저항 물질로 사용되는 가장 일반적인 물질이다. 본 연구에서는 $Ni_{72}Cr_Al_3Mn_4Si$(wt%)이 첨가된 우수한 저항특성을 갖는 S-type의 Evanohm 합금 타겟과 스퍼터링 장비를 이용하여 박막 저항을 제조하였다. 또한 열처리 조건을 $200^{\circ}C$, 300$300^{\circ}C$, $400^{\circ}C$, $500^{\circ}C$로 변화시키면서 고주파 박막 저항의 미세구조와 전기적 특성을 관찰하여 최상의 열처리 조건을 알아보았다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.238-238
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• 2010

최근 전자산업의 발전은 형상 면에서 경박 단소화로 급속하게 진행되고 있으며, 전자소자 내부에서의 배선재료로 사용되고 있는 알루미늄(Al) 박막의 두께 역시 얇아지고 있다. 두께가 20 nm 이하로 작은 극박막 범위에서 박막의 두께 증가에 따라 전기가 잘 흐르기 시작하는 박막의 최소두께로 정의 되는 유착두께를 실시간으로 측정하는 방법을 구현하고 임의의 금속박막과 기판의 조합에 있어서 각각의 재료에 대한 유착두께를 제공함으로써 향후 미세전자소자의 제작시 배선 재료의 선택에 대한 기초자료를 축적할 수 있다. 또한 금속박막의 증착공정 직전에 기판을 표면처리 하여 기판을 활성화시킬 때 표면처리가 박막의 유착두께에 미치는 영향에 대해 박막의 미세구조 변화 관점에서 연구함으로써 여러 가지 금속박막에 대한 유착두께를 줄일 수 있는 방법을 도출 할 수 있다. 본 연구에서는 유리 기판 위에 사진 식각 공정으로 패턴을 형성하고 패턴이 형성된 유리 기판은 스퍼터에 연결된 4 point probe에 구리 도선으로 연결한 후 DC 마그네트론 스퍼터법으로 Al을 증착하면서 실시간으로 시간에 따른 전기저항을 측정을 하였다. 이때 스퍼터 내부 진공도는 $4.6\;{\times}\;10^{-5}\;torr$ 까지 낮춰준 후 Al을 증착 할 때 진공도는 $1.1\;{\times}\;10^{-2}\;torr$로 맞춰주고 Ar 가스를 20 sccm 넣어준다. 1초 간격으로 전기저항을 측정한 결과 25초대에 전기저항이 급격히 감소하였으며 이때 Al 박막의 두께는 $120{\AA}$ 이고 이 두께에서부터 전류의 흐름이 좋은 것을 알 수 있다. 박막 두께에 따른 특성을 알기위해 UV 영역의 빛을 사용하는 광전자 분광기(Photoelectron Spectrometer)를 이용해 일함수를 측정하였다. Al 의 일반적인 일함수는 4.28 eV 이며, 두께가 $120{\AA}$일 때의 일함수는 4.2 eV로 거의 비슷한 값을 얻었다. 전류가 잘 흐르기 전인 12초대에서 두께가 $60{\AA}$일 때 일함수는 4.00 eV 이고 전류가 흐르기 시작한 후 50초대에서 Al 박막 두께가 $200{\AA}$ 일 때 일함수는 4.28 eV 로 일반적인 Al의 일함수와 같은 값을 얻을 수 있었다. 광전자 분광기술은 전자소자에서 중요한 전자의 성능예측에 도움을 줄 수 있으며 물질의 표면에서 더욱 다양한 정보를 얻을 수 있다. 또한 실시간 전기저항 측정을 통한 금속박막의 전기전도 특성과 미세구조에 대한 기초 자료를 제공함으로써 신기술 발전에 공헌할 것이다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2012년도 춘계학술발표대회
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• pp.78.1-78.1
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• 2012

비 휘발성 저항 메모리소자인 resistance random access memory (ReRAM)는 빠른 동작특성과 저 전압 특성을 나타내고 비교적 간단한 소자구조로 고집적화에 유리하여 기존의 DRAM과 flash 메모리, SRAM 등이 갖고 있는 한계를 극복할 수 있는 차세대 메모리소자로써 각광받고 있다. 현재, 이성분계 산화물, 페로브스카이트 산화물, 고체 전해질 물질, 유기재료 등을 응용한 저항 메모리소자에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 그 중 ZnO 를 기반으로 하는 amorphous InGaZnO (a-IGZO) 박막은 저온에서 대면적 증착이 가능하며 다른 비정질 재료에 비해 높은 전하 이동도를 갖기 때문에 박막트랜지스터 적용 시 우수한 전기적 특성을 나타낸다. 또한 빠른 동작특성과 높은 저항 변화율을 보이기 때문에 ReRAM에 응용 가능한 재료로써 기대되고 있다. 본 연구에서는 MOM(metal/oxide/metal) 구조를 기반한 TiN/a-IGZO/ITO 구조의 소자를 제작하여 저항 메모리 특성을 평가하였다. IGZO 박막은 radio frequency (RF) sputter 를 이용하여 ITO/glass 기판 위에 증착하였다. MOM 구조를 위한 상부 TiN 전극은 e-beam evaporation 을 이용하여 증착하였다. 제작된 저항 메모리소자는 안정적인 unipolar resistive switching 특성을 나타내었으며, TiN 상부전극과 IGZO 계면 간의 Transmission Electron Microscopy (TEM) 분석을 통해 전압 인가 후 전극 금속 물질의 박막 내 삽입으로 인한 금속 필라멘트의 형성을 관찰 할 수 있었다. 합성된 박막의 형태와 결정성은 Scanning electron microscope (SEM)와 X-ray Diffraction (XRD)을 통해 평가 하였으며, 제작된 소자의 전기적 특성은 HP-4145 를 이용하여 측정하고 비교 분석하였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제12권1호
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• pp.1-7
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• 2005

저항 값을 맞추기 위한 트리밍 공정이 낮은 저항온도계수와 높은 정밀성을 요구하는 박막저항기 특성에 미치는 영향에 대한 연구가 수행되었다. 스퍼터링 방법으로 제조된 박막 저항기의 트리밍 속도에 따른 저항기의 특성 변화와 온도계수의 변화가 관찰되었다. 트리밍 속도의 증가에 따라서 박막 저항기 특성은 저하되었으며, 열처리로 저항 값의 평균 편차 $0.26\%$ 및 저항온도계수 52.77(ppm/K)의 개선효과가 있었다. 1k$\Omega$와 10k$\Omega$저항기가 100k$\Omega$ 박막저항기 보다는 특성이 양호하였으며, 트리밍 속도의 치적 조건으로는 20mm/sec와 특성 개선을 할 수 있는 최적 열처리 온도는 593K였으며 최적 조건에서 제작된 저항기의 저항 값의 평균 편차는 $0.31\%$ 및 저항온도계수 10(ppm/K)미만이었다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제24권3호
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• pp.19-26
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• 2017

Polydimethylsiloxane (PDMS) 기판과 금속박막 사이의 중간층으로 parylene F를 사용한 신축패키지 구조에서 Au, Pt, Cu 박막의 신축변형에 따른 저항변화를 분석하였다. Parylene F 중간층을 코팅한 PDMS 기판에 스퍼터링한 150 nm 두께의 Au 박막과 Pt 박막은 각기 $1.56{\Omega}$ 및 $5.53{\Omega}$의 초기저항을 나타내었으며, 30% 인장변형률에서 각 박막의 저항증가비 ${\Delta}R/R_o$은 각기 7 및 18로 측정되었다. Cu 박막은 $18.71{\Omega}$의 높은 초기저항을 나타내었으며 인장변형에 따라 저항이 급격히 증가하다 5% 인장변형률에서 open 되어, Au 박막과 Pt 박막에 비해 매우 열등한 신축 특성을 나타내었다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제24권3호
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• pp.27-34
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• 2017

Polydimethylsiloxane (PDMS) 신축기판과 Au 박막 사이의 중간층으로서 parylene F의 적용 가능성을 분석하고, Au 박막의 스퍼터링 중에 발생하는 PDMS 기판의 swelling이 Au 박막의 신축변형-저항 특성에 미치는 영향을 분석하였다. Parylene F 중간층 없이 PDMS 기판에 스퍼터링한 150 nm 두께의 Au 박막은 $11.7{\Omega}$의 초기저항을 나타내었으며, 12.5%의 인장변형률에서 저항의 overflow가 발생하였다. 반면에 150 nm 두께의 parylene F 중간층을 갖는 Au 박막의 초기저항은 $1.21{\Omega}$이었으며 30% 인장변형률에서 저항이 $246{\Omega}$으로 저항증가비가 현저히 낮아졌다. PDMS 기판의 swelling이 발생함에 따라 30% 인장변형률에서 Au 박막의 저항이 $14.4{\Omega}$으로 크게 저하되었다.