• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2003년도 춘계학술발표강연 및 논문개요집
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• pp.107-107
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• 2003

원자층 증착(ALD, Atomic Layer Deposition)기술은 기판 표면에서의 self-limiting reaction을 통해 매우 얇은 박막을 형성할 수 있고, 두께 및 조성 제어를 정확히 할 수 있으며, 복잡한 형상의 기판에서도 100%에 가까운 step coverage를 얻을 수 있어 초미세패턴의 형성과 매우 얇은 두께에서 균일한 물리적, 전기적 특성이 요구되는 초미세 반도체 공정에 적합하다. 특히 반도체의 logic 및 memory 소자의 gate 공정에서 절연막과 보호막으로, 그리고 배선공정에서는 층간절연막(ILD, Inter Layer Dielectric)으로 사용하는 silicon oxide 박막에 적용될 경우, LPCVD 방법에 비해 낮은 온도에서 증착이 가능해 boron과 같은 dopant들의 확산을 최소화하여 transistor 특성 향상이 가능하며, PECVD 방법에 비해 전기적·물리적 특성이 월등히 우수하고 대면적 uniformity 증가가 기대된다. 본 연구에서는 자체적으로 설계 및 제작한 장비를 이용하여 silicon oxide 박막을 ALD 방법으로 증착하고 그 특성을 살펴보았다. 먼저, cycle 수에 따른 증착 박막 두께의 linearity를 통해서 원자층 증착(ALD)임을 확인할 수 있었으며, reactant exposure(L)와 증착 온도에 따른 deposition rate 변화를 알아보았다 Elipsometer를 이용해 증착된 silicon oxide 박막의 두께 및 굴절률과 그 uniformity를 관찰하였고, AES 및 XPS 분석 장비로 박막의 조성비와 불순물 성분을 살펴보았으며, 증착 박막의 치밀성 평가를 위해 HF etchant로 wet etch rate를 측정하여 물리적 특성을 정리하였다. 특히, 기존의 박막 증착 방법인 LPCVD와 PECVD에 의한 silicon oxide박막의 물성과 비교, 평가해 보았다. 나아가 적절한 촉매 물질을 선정하여 원자층 증착(ALD) 공정에 적용하여 그 효과도 살펴보았다.

• 한국진공학회지
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• 제4권S1호
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• pp.178-184
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• 1995

SiO2 위에 as-dep. 비정질 Si1-xGex 합금박막을 증착하기 위하여 Si2H6 와 GeH4 가스를 사용한 저압 화학 기상증착(LPCVD)에 관하여 연구하였다. 증착온도는 $400-500^{\circ}C$였으며, 공정압력은 0.5-1Torr 였다. 박막내의 Ge 함량은 온도 및 증착가스의 유량이 일정하면 공정압력이 증가함에 따라 증가하였고, 공정압력 및 증착가스의 유량이 일정하면 증착온도에 관계없이 일정하였다. 일정한 Si2H6가스의 표면반응은 박막내의 Ge 원자에 의해 촉진됨을 알 수 있었다. 조성이 일정한 Si1-xGex 박막의 증착속도는 증착온도 증가에 따라 Arrhenius 형태로 증가하여, Si, Si0.84Ge0.16,Si0.69Ge0.31박막증착의 활성화에너지는 각각 1.5, 1.13, 1 eV로서 박막내의 Ge함량이 증가함에 따라 활성화 에너지는 감소하였다.

• 한국결정학회지
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• 제9권2호
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• pp.85-91
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• 1998

고주파 마그네톤 스퍼터법을 이용하여 ZnO 박막 증착시, 증착 조건, 증착 후 표면스퍼터 및 열처리 분위기에 따른 ZnO 박막의 표면조직과 전기적 특성을 분석하였다. ZnO 박막의 면저항은 500℃에서 행한 증착후 열처리의 분위기에 따라 수 GΩ/ㅁ에서 수 KΩ/ㅁ까지 변하였다. 이들 박막의 전하운반자 농도는 1015∼1018/㎤이었으며, 이동도는 10∼40㎠Vsec이었다. 특정한 스퍼터 조직에서 박막의 표면을 스퍼터할 경우 박막 표면적이 증가하였으며, 이러한 박막의 분위기 열처리에 민감한 반응을 보였다. 증착한 박막과 증착후 열처리한 박막의 화학조성 비교를 통하여, 박막의 원자결함 유형 및 전기적 특성을 미치는 이들의 영향에 관한 고찰을 하였다.

• 한국재료학회지
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• 제5권5호
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• pp.544-551
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• 1995

Rf 마그네트론 반응성 스퍼터링법을 이용하여 Si, SiO$_{2}$/Si 가판의에 전도성 RuO$_{2}$ 박막을 증착하고, 공정변수가 증착되는 박막의 특성에 미치는 영향을 고찰하였다. 대부분의증착조건에서 주상정 구조의 단일상 RuO$_{2}$ 박막이 증착되었으며, 부착원자들의 표면이동도가 낮은 영역에서는 (101) 우선배향성이 관찰되었고, 높은 영역에서는 (200) 우선배향성이 관찰되었다. 증착조건에 따른 박막의 우선배향성 변화는 박막의 결정구조와연관지어 논의되었다. 기판온도 35$0^{\circ}C$에서 증착된 박막은 치밀하고 표면이 평탄하며, 비저항이 90㏁-cm 정도로 낮아서 고유전율 박막의 전극물질로 이용하기에 적합하였다. 45$0^{\circ}C$ 이상의 기판온도에서 증착된 박막은 46㏁-cm 정도로 매우 낮은 비저항을 갖니만 표면이 거칠었다.

• 한국재료학회지
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• 제7권12호
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• pp.1070-1076
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• 1997

DLC(diamond-like carbon)박막을 RF PCVD법으로 증착하여 일반적인 증착특성과 마찰.마모특성사이의 관계를 알아보기 위해, 증착속도, 박막경도, 내무압축응력 및 박막내의 수소량 측정을 통해 일반적인 증착특성을 조사하였다. 그리고 증착된 박막의 C-H 결합구조와 물질특성 분성을 위해 각각 FTIR 및 Raman분광분석을 행하였다. 박막의 마찰계수와 내마모특성은 Pin-on-disk형 마찰시험기를 이용하여 상기의 증착조건과의 상관관계를 조사하였다. DC self-bais, 즉 충돌에너지가 커지면 박막의 증착속도와 경도는 대체로 증가하고, 박막내의 압축응력은 최대값을 가지다가 다시 감소됨을 알 수 있언ㅆ다. 또한 박막내의 수소량은 급격히 감소하다가 포화됨을 알 수 있었다. 얻어진 박막의 마찰계수는 최소 0.08로 분위기가 dry일 때 더 작으며 내마모성은 이온의 충돌에너지와 밀접한 관계를 가지며 모재인 Si-wafer보다 훨씬 큼을 알수 있었다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2000년도 추계학술발표회 초록집
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• pp.27-27
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• 2000

TDEAT precursor를 이용하여 DC-Pulse Plasma MOCVD 방법과 Thermal MOCVD 방법으로 각각 TiN 박막을 증착하였다. 본 논문에서는 DC-Pulse Plasma MOCVD 방 법으로 증착된 TiN 박막과 Therrnal MOCVD 방법으로 증착된 TiN 박막의 전기적 특성에 관하여 비교 분석하였다. 동일한 조건 하에서 각각의 방법으로 증착된 박막은 4-point probe를 이용하여 면저항을 측정하였고, XRD를 이용하여 박막의 성장방향을 관찰하였으며, FE-SEM을 이용하여 박막의 두께와 단면 사진, 표면형상을 관찰하였으며, AES depth profile을 통해 두께에 따른 Ti, N, 잔류 C와 0의 함량을 분석하였으며, XPS를 통해 C의 결합형태를 파악하고자 하였다. 분석결과 DC-Pulse Plasma MOCVD 방법으로 증착된 TiN 박막이 Thermal MOCVD 방법으로 증착된 TiN 박막에 비해 전기적 특성은 매우 우수하였으며, 치밀한 구조의 박막을 가지는 것으로 나타났다. 또한, 잔류 C, O의 함량이 낮은 것으로 나타났다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 1997년도 하계학술대회 논문집 C
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• pp.1226-1228
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• 1997

펄스 레이저 증착법을 이용하여 MgO 기판 위에 YBCO 박막을 c 축으로 성장시켰다. 이를 위하여 다양한 두께의 YBCO 박막을 여러 온도에서 증착시킴으로서 두께와 온도에 따른 YBCO 박막의 방향성을 조사하였다. 레이저원으로는 Nd:YAG 레이저의 355 nm의 파장을 이용하였으며, 증착시 기판온도는 $700^{\circ}C$와 $750^{\circ}C$에서 박막의 두께를 $3,000{\AA}$, $10,000{\AA}$, $20,000{\AA}$ 등으로 변화시켜 증착하였다. 이렇게 증착되어진 박막의 표면은 SEM으로 관촬되어졌으며, Raman Spectrascopy로 박막을 분석하였고, XRD를 사용하여 그 박막의 배향성을 연구하였다. 본 논문에서는 이와 같은 분석과 연구를 통하여 증착되어진 다성분 박막의 배향성이 기판온도와 박막두께에 따라 민감하게 변화함을 체계적으로 분석하였으며, 그 결과 기판온도와 박막 두께에 따른 YBCO 박막의 a 축, c 축 성장의 의존성을 확인하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.192.1-192.1
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• 2013

본 연구는 기존의 Sputtering 방식에 Modulation 방식을 적용한 Modulated Sputtering System (MSS)에 관한 특성 관찰과 이를 이용한 박막 증착 및 분석에 관한 내용이다. MSS에 인가하는 전압은 pulse on 시간동안 타겟에 음의 전압이 인가되어 sputtering에 의한 박막이 증착되고, pulse off 시간동안에는 양의 전압을 인가하여 증착된 박막에 양이온을 입사시켜 에너지 전달에 의한 박막의 특성을 향상시키고 자한다. MSS에 인가되는 전압과 주파수, 그리고 펄스폭을 변화시키며 전압과 전류, 그리고 기판에 입사하는 이온에너지 특성을 관찰하였다. 또한 MSS를 이용하여 티타늄(Ti), 탄소(C), 알루미늄이 도핑된 산화아연(AZO) 박막을 증착하였다. 증착된 박막은 a-step, SEM, XRD, AFM, 4 point probe를 이용하여 박막의 두께, 결정성장면, 표면 거칠기, 비저항 등을 분석하였다. Ti 박막에서는 기판에 입사되는 양이온의 에너지가 증가함에 따라 결정 방위면이 (002)에서 (001)로 변화함을 확인하였고 탄소 박막과 AZO 박막의 경우에는 기판에 입사되는 양이온의 에너지 변화에 따라 박막의 전도도를 조절할 수 있음을 확인하였다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2011년도 춘계학술발표대회
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• pp.39.1-39.1
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• 2011

본 연구에서는 전해증착법을 이용하여 결정성 ZnTe 나노와이어를 성장시켰고, 구조적 및 전기적 특성을 평가하였다. 또한 나노와이어 성장에 앞서, 결정성 ZnTe 박막을 전해증착법으로 형성하였고, 그 박막의 특성을 관찰하였다. 화학양론적(stoichiometric) 조성을 가지는 박막을 성장시키기 위하여, 순환전류전압법(cyclicvoltammetry)을 이용하여 Zn, Te, 이온들과 구연산 착화체(citrate-complexes)로 구성된 수용액 전해질에서 각 원소의 환원전위 분석이 이루어졌고, 과전압(overpotential)과 전해질 온도와 농도등과 같은 전해증착 조건에 따라 박막을 증착하였다. 각 조건에서 전해증착된 박막은 주사전자현미경(SEM)과 EDS를 이용하여 표면과 두께 그리고 성분분석을 하였고, XRD 분석법을 이용하여 박막의 결정성 변화를 관찰하였다. 박막증착 실험에서의 알맞은 증착조건을 나노와이어 전해증착실험에 적용하여, 다공성의 양극산화알루미늄(Anodic Aluminium Oxide, AAO) 템플레이트를 이용하여 bottom-up 방식으로 결정성 ZnTe 나노와이어를 성장시켰다. 수산화 나트륨(NaOH)용액을 이용하여 템플레이트를 선택적으로 에칭하여 제거한 후, ZnTe 나노와이어의 구조적 및 전기적 특성을 분석하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2000년도 제18회 학술발표회 논문개요집
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• pp.103-103
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• 2000

강한 결정 방향 의존성과 낮은 항정계를 갖는 Bi4Ti3O12 강유전체 박막은 NDRO형 비휘발성 강유전체 메모리 분야에서 매우 유망한 재료이다. 이를 위해서는 실리콘 기판과의 계면조절과 실리콘 기판성에서 고품질의 강유전성 박막을 성장시키는 기술이 필수적이다. MOCVD에 의한 Bi4Ti3O12 의 증착에서는 Bi 성분의 강한 휘발 특성과 낮은 반응성으로 인하여 조성과 두께 등의 조절이 매우 어렵다. 따라서 화학기상증착의 기구를 이해하고 제어하는 기술이 양질의 박막을 얻는데 필수적이다. 본 연구에서는 유기금속 원료 TPB, TIP 과 산소를 이용하여 실리콘 기판위에 Bi4Ti3O12 강유전체 박막을 증착할 때, 증착 변수의 변화에 따른 박막의 증착 거동과 구조적, 전기적 특성을 연계하여 분석하였다. 특히 기판부착력이 낮고 휘발성이 강한 Bi의 특성으로 인한 문제를 개선하기 위하여 TIP원료를 주기적으로 공급, 중단을 반복하는 펄스주입법을 고안하여 그 효과를 살펴보았다. 실리콘 기판위에서 TiO2의 증착속도는 실험온도 영역에서 온도에 따라 변화하지 않는 전형적인 물질 전달에 의해 지배되는 양상을 나타내었다. 반면 Bi2O3 경우에는 50$0^{\circ}C$ 이상에서 급격하게 증착속도가 감소하는 특이한 경향을 나타내었으며 이는 Bi2O3의 높은 휘발성 때문일 것이다. Bi4Ti3O12 박막은 온도증가에 따라 증착속도가 증가한 후 $600^{\circ}C$ 이상에서 포화되는 경향을 보였다. 이로부터 실리콘 기판위에서의 Bi4Ti3O12 박막의 증착 모델을 제시하였다. Bi2O3에 비해 상대적으로 표면 부착력이 월등히 큰 TiO2가 우선적으로 실리콘 펴면에 형성된 후 TPB 유기금속 원료가 이 TiO2와 반응하는 과정으로 Bi4Ti3O12 박막이 증착된다. $600^{\circ}C$이상에서는 증착 변수들을 바꾸어도 물성이 변하지 않는 자기조절기능이 있음을 알 수 있었는데 이는 고온에서의 Bi2O3의 강한 휘발성 때문일 것이다. 실리콘 기판에서 층상 페로브스카이트 상은 58$0^{\circ}C$ 이상에서 형성되며, 매우 좁은 온도 변화에도 결정구조, 박막현상 및 성분이 크게 바뀌는 온도에 민감한 증착거동이 관찰되었다. 증착 모델에서 예견되는 Bi의 불리함을 개선하기 위해 펄스주입법을 실시한 경우 Bi의 성분량이 증가되었고 결정성이 향상되었다. 이로부터 펄스주입법이 박막내에 부족하기 쉬운 Bi를 보충하여 박막의 특성을 개선함을 확인하였다. Bi4Ti3O12 박막의 증착온도에 따른 누설전류 특성 측정 결과 증착온도가 감소할수록 누설전류가 감소함을 알 수 있었고 펄스주입법이 연속주입법보다 더 낮은 누설전류를 보임을 알았다. 펄스주입법의 경우 -2.5V 인가 시의 누설전류는 7.4$\times$10-8A/cm2에서 1.3$\times$10+7A/cm2의 매우 우수한 값을 가졌다. 연속 주입법에 의해 증착된 박막은 C-V 측정 결과 강유전성 이력이 나타나지 않았으나, $600^{\circ}C$ 이상에서 펄스주입법에 의해 증착된 박박은 강유전성 이력을 나타내었다.