• Proceedings of the Korea Crystallographic Association Conference
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• 2002.11a
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• pp.42-43
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• 2002

반도체 디바이스의 발전은 높은 직접화 및 동작 속도를 추구하고 있으며, 이를 위해서 MOSFET의 scale down시 발생되는 문제를 해결해야만 한다. 특히, Channel이 짧아짐으로써 발생하는 device의 열화현상으로 동작전압의 조절이 어려워 짐을 해결해야만 하며, gate oxide 두께를 줄임으로써 억제할 수 있다고 알려져 왔다. 현재, gate oxide으로 사용되고 있는 SiO2박막은 비정질로써 ～8.7 eV의 높은 band gap과 Si기판 위에서 성장이 용이하며 안정하다는 장점이 있으나, 두께가 1.6 nm 이하로 얇아질 경우 전자의 direct Tunneling에 의한 leakage current 증가와 gate impurity인 Boron의 channel로의 확산, 그리고 poly Si gate의 depletion effect[1,2] 등의 문제점으로 더 이상 사용할 수 없게 된다. 2001년 ITRS에 의하면 ASIC제품의 경우 2004년부터 0.9～l.4 nm 이하의 EOT가 요구된다고 발표하였다. 따라서, gate oxide의 물리적인 두께를 증가시켜 전자의 Tunneling을 억제하는 동시에 유전막에 걸리는 capacitance를 크게 할 수 있다는 측면에서 high-k 재료를 적용하기 위한 연구가 진행되고 있다[3]. High-k 재료로 가능성 있는 절연체들로는 A1₂O₃, Y₂O₃, CeO₂, Ta₂O, TiO₂, HfO₂, ZrO₂,STO 그리고 BST등이 있으며, 이들 재료 중 gate oxide에 적용하기 위해 크게 두 가지 측면에서 고려해야 하는데, 첫째, Si과 열역학적으로 안정하여 후속 열처리 공정에서 계면층 형성을 배제하여야 하며 둘째, 일반적으로 high-k 재료들은 유전상수에 반비례하는 band gap을 갖는 것으로 알려줘 있는데 이 Barrier Height에 지수적으로 의존하는 leakage current때문에 절연체의 band gap이 낮아서는 안 된다는 점이다. 최근 20이상의 유전상수와 ～5 eV 이상의 Band Gap을 가지며 Si기판과 열역학적으로 안정한 ZrO₂[4], HfiO₂[5]가 관심을 끌고 있다. HfO₂은 ～30의 고유전상수, ～5.7 eV의 높은 band gap, 실리콘 기판과의 열역학적 안전성 그리고 poly-Si와 호환성등의 장점으로 최근 많이 연구가 진행되고 있다. 또한, Hf은 SiO₂를 환원시켜 HfO₂가 될 수 있으며, 다른 silicide와 다르게 Hf silicide는 쉽게 산화될 수 있는 점이 보고되고 있다.

• Journal of Korea Multimedia Society
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• v.14 no.3
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• pp.414-422
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• 2011

The paper is for top and bottom symmetrical phase controlled loop antenna using for multi-media devices. We developed a top and bottom phase control loop pattern arrangement methods for loop antenna in mobile devices like as a cell phone and PCS, WCDMA. In the loop antenna pattern, arrange close adhesive the loop antenna pattern $180^{\circ}$ cycle in wave length, the radiated electro-magnetic wave from close adhesive loop pattern in $180^{\circ}$ become to coherent wave than the phase controlled loop antenna has high efficiency and high radiation gain. To acquire a wide band width on phase controlled loop antenna, we arrange a top and bottom symmetrical architecture loop pattern that bas a $180^{\circ}$ wave length in each layer. Top and bottom each layer bas a U form pattern separated $90^{\circ}$ wave length each other. This architecture cause a well balanced electro-magnetic flow control that acquired wide bandwidth resonance response in loop pattern antenna. In experiment, we designed a WCDMA mobile multi-media antenna in $40mm{\times}6mm$ area thickness 0.2mm, in that passive experiment the radiation efficiency is over 50% and over 0dBi radiation average gain was acquired, in the active experiment in real multi-media device we acquired -4dBi average gain and 43% transmit/receive efficiency.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2005.07a
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• pp.300-302
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• 2005

X7R 특성을 가지는 적층 칩 캐패시터 제작시 그린시트의 두께에 따라 유전율, 절연파괴 전압. C-V특성이 변화되며 특히, 그린시트의 두께는 C-V특성에 중요한 인자임을 확인할 수 있었다. 적층수 증가에 따른 특성 검토시 80층 이상부터 재료의 물성 변화로 예상되는 특성을 볼 수 있으며 특히 전류-전압특성에서의 층수 증가에 따른 영향을 몰 때 유전체 조성 및 공정조건을 최적화하여야 함을 확인하였다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2002.11a
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• pp.145-146
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• 2002

Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor(MOSFET)의 게이트 유전체로서 실리콘 산화막($SiO_2$)은 두께가 1.5nm 이하로 낮아질 경우 터널링 전류가 증가하여 누설 전류가 증가하게 된다. 이로 인해 사용 전력이 증가하게 되고, 소자의 성능을 떨어뜨리게 된다. 본 논문은 높은 유전상수와 넓은 에너지 밴드 갭을 갖는 $HfO_2$를 RF Magnetron Sputter를 이용하여 증착한 다음 RTA 열처리를 통하여 HfSixOy를 생성하여 전기적 특성을 측정하였다. 실험결과, 열처리 시간이 증가함에 따라 HfSixOy의 분포가 균일해지는 반면 두께가 얇아져서 누설 전류가 증가 하는 것으로 관찰되었다. $HfO_2$를 게이트 유전막으로 증착하였을 경우 $HfO_2/HfSixOy/Si$의 이중 박막 구조가 생겨 유전상수를 떨어뜨리는 반면, 실리콘 기판과 우수한 계면 특성을 갖는 HfSixOy만을 증착할 경우 양질의 단층 게이트 유전막으로 활용가능 할 것으로 사료된다.

• The Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science
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• v.17 no.9 s.112
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• pp.860-865
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• 2006

In this paper, a novel tunable inter-digital capacitor using dielectric tunable $Bi_2O_3-ZnO-Nb_2O_5(BZN)$ pyrochlore thin films is proposed. In order to improve the tunability and reduce DC bias voltage using the fringing electric field, the electrodes of the inter-digital capacitor are embedded in the thin film. Designed results using a 2.5 D simulator show that the tunability of the proposed inter-digital capacitor improves by 10 %, compared to the conventional inter-digital capacitor. The proposed IDC, which is based on the simulation results, was fabricated, using the BZN thin film deposited by a reactive RF magnetron sputtering on the on the silicon substrate. The fabricated inter-digital capacitor shows the maximum tunability of 50 % at 5.8 GHz and 18 V DC applied.

• Korean Journal of Optics and Photonics
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• v.13 no.4
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• pp.363-369
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• 2002

We have designed conductive transparent filters using a low-emissivity coating such as [dielectric|Ag|dielectric] for display applications. The design is the repetition of [$TiO_{2}$|Ti|Ag |$TiO_{2}$] to increase the transmittance in the visible and decrease the transmittance in the near IR. The conductive transparent filters are deposited by a radio frequency(RF) magnetron sputtering system. The optical, structural and electrical properties of the filters were investigated and the optical spectra are compared with simulated spectra. The thickness of the deposited Ag films is above 13 ㎚ to increase the conductivity and that of $TiO_{2}$ films is 24 ㎚ to increase the transmittance in the visible range. Ti blockers are employed to prevent the Ag films from being oxidized by an oxygen gas during the reactive sputtering process. Also, it is shown that the thicker Ti film is necessary as the period increases. Finally, a filter with repetition of the basic structure three times shows the better cut-off near infrared(NIR) and the sheet resistance as low as 2Ω/□ which is enough to shield an unnecessary electromagnetic waves for a display panel.

• The Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science
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• v.17 no.1 s.104
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• pp.52-59
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• 2006

To construct its complex permittivity from the reflection coefficient of a thin film such as PCB substrate measured by open-ended coaxial probe, an integral equation is formulated using modal analysis and equivalent source. The accuracy of the conversion model based on the integral equation is confirmed in both cases of converted complex permittivities calculated from numerically computed and actually measured reflection coefficients. And the maximum valid frequency of open-ended coaxial probe is limited by the size of its flange.

• Journal of Sensor Science and Technology
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• v.4 no.3
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• pp.51-59
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• 1995

Stress-balanced flat 150 nm-$Si_{3}N_{4}$/300 nm-$SiO_{2}$/150 nm-$Si_{3}N_{4}$ dielectric membrane on silicon substrate has been fabricated. Analyses of stress-deflection and stress-temperature, and visual inspection for the strain diagnostic test patterns were performed in order to characterize stress properties of the membrane. The $SiO_{2}$ layers sandwiched between two $Si_{3}N_{4}$ layers were deposited by three different techniques(PECVD, LPCVD, and APCVD) for the purpose of investigating the dependence of stress on the deposition methods. Some extent of tensile stress in the membrane was always observed regardless of the deposition methods, however it could be balanced against silicon substrate by post-wet oxidation in $1,150^{\circ}C$. Stress-temperature characteristics of the membranes showed that APCVD-LTO was better as mid-$SiO_{2}$ layer than PECVD - or LPCVD - $SiO_{2}$ when there was no oxidation process.

• Proceedings of the Korea Crystallographic Association Conference
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• 2002.11a
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• pp.45-47
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• 2002

반도체 소자의 고집적화 및 고속화가 요구됨에 따라 MOSFET 구조의 게이트 절연막으로 사용되고 있는 SiO₂ 박막의 두께를 감소시키려는 노력이 이루어지고 있다. 0.1㎛ 이하의 소자를 위해서는 15Å 이하의 두께를 갖는 SiO₂가 요구된다. 하지만 두께감소는 절연체의 두께와 지수적인 관계가 있는 누설전류를 증가시킨다[1-3]. 따라서 같은 게이트 개패시턴스를 유지하면서 누설전류를 감소시키기 위해서는 높은 유전상수를 갖는 두꺼운 박막이 요구되는 것이다. 그러므로 약 25정도의 높은 유전상수를 갖고 5.2～7.8 eV 정도의 비교적 높은 bandgap을 갖으며, 실리콘과 열역학적으로 안정한 물질로 알려진 HfO2[4-5]가 최근 큰 관심을 끌고 있다. 본 연구에서는 HfO₂ 박막을 실제 소자에 적용하기 위하여 전극 및 열처리에 따른 HfO₂ 박막의 미세구조 및 전기적 특성에 관한 연구를 수행하였다. 이를 위해, HfO₂ 박막을 reactive DC magnetron sputtering 방법으로 증착하고, XRD, TEM, XPS를 사용하여 ZrO₂ 박막의 미세구조를 관찰하였으며, MOS 캐패시터 구조의 C-V 및 I-V 특성을 측정하여 HfO₂ 박막의 전기적 특성을 관찰하였다. HfO₂ 타겟을 스퍼터링하면 Ar 스퍼터링에 의해 에너지를 가진 산소가 기판에 스퍼터링되어 Si 기판과 반응하기 때문에 HfO₂ 박막 형성과 더불어 Si 기판이 산화된다[6]. 그래서 HfO₂같은 금속 산화물 타겟 대신에 순수 금속인 Hf 타겟을 사용하고 반응성 기체로 O₂를 유입시켜 타겟이나 시편위에서 high-k 산화물을 만들면 SiO/sub X/ 계면층을 제어할 수 있다. 이때 저유전율을 갖는 계면층은 증착과 열처리 과정에서 형성되고 특히 500℃ 이상에서 high-k/Si를 열처리하면 계면 SiO₂층은 증가하는 데, 이것은 산소가 HfO₂의 high-k 박막층을 뚫고 확산하여 Si 기판을 급속히 산화시키기 때문이다. 본 방법은 증착에 앞서 Si 표면을 희석된 HF를 이용해 자연 산화막과 오염원을 제거한 후 Hf 금속층과 HfO₂ 박막을 직류 스퍼터링으로 증착하였다. 우선 Hf 긍속층이 Ar 가스 만의 분위기에서 증착되고 난 후 공기중에 노출되지 않고 연속으로 Ar/O₂ 가스 혼합 분위기에서 반응 스퍼터링 방법으로 HfO₂를 형성하였다. 일반적으로 Si 기판의 표면 위에 자연적으로 생기는 비정질 자연 산화막의 두께는 10～15Å이다. 그러나 Hf을 증착한 후 단면 TEM으로 HfO₂/Si 계면을 관찰하면 자연 산화막이 Hf 환원으로 제거되기 때문에 비정질 SiO₂ 층은 관찰되지 않았다. 본 실험에서는 HfO2의 두께를 고정하고 Hf층의 두께를 변수로 한 게이트 stack의 물리적 특성을 살펴보았다. 선증착되는 Hf 금속층을 0, 10, 25Å의 두께 (TEM 기준으로 한 실제 물리적 두께) 로 증착시키고 미세구조를 관찰하였다. Fig. 1(a)에서 볼 수 있듯이 Hf 금속층의 두께가 0Å일때 13Å의 HfO₂를 반응성 스퍼터링 방법으로 증착하면 HfO₂와 Si 기판 사이에는 25Å의 계면층이 생기며, 이것은 Ar/O₂의 혼합 분위기에서의 스퍼터링으로 인한 Si-rich 산화막 또는 SiO₂ 박막일 것이다. Hf 금속층의 두께를 증가시키면 계면층의 성장은 억제되는데 25Å의 Hf 금속을 증착시키면 HfO₂ 계면층은 10Å미만으로 관찰된다. 그러므로 Hf 금속층이 충분히 얇으면 플라즈마내 산소 라디칼, 이온, 그리고 분자가 HfO₂ 층을 뚫고 Si 기판으로 확산되어 SiO₂의 계면층을 성장시키고 Hf 금속층이 두꺼우면 SiO/sub X/ 계면층을 환원시키면서 Si 기판으로의 산소의 확산은 막기 때문에 계면층의 성장은 억제된다. 따라서 HfO₂/Hf(Variable)/Si 계에서 HfO₂ 박막이 Si 기판위에 직접 증착되면, 순수 HfO₂ 박막의 두께보다 높은 CET값을 보이고 Hf 금속층의 두께를 증가시키면 CET는 급격하게 감소한다. 그러므로 HfO₂/Hf 박막의 유효 유전율은 단순 반응성 스퍼터링에 의해 형성된 HfO₂ 박막의 유전율보다 크다. Fig. 2에서 볼 수 있듯이 Hf 금속층이 너무 얇으면 계면층의 두께가 두꺼워 지고 Hf 금속층이 두꺼우면 HfO₂층의 물리적 두께가 두꺼워지므로 CET나 EOT 곡선은 U자 형태를 그린다. Fig. 3에서 Hf 10초 (THf=25Å) 에서 정전 용량이 최대가 되고 CET가 20Å 이상일 때는 high-k 두께를 제어해야 하지만 20Å 미만의 두께를 유지하려면 계면층의 두께를 제어해야 한다.

• Journal of the Korean Ceramic Society
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• v.37 no.10
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• pp.975-980
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• 2000

스테인레스 스틸 기판 위에 Pb($Zr_{0.45}$ $Ti_{0.55}$) $O_3$후막을 졸-겔 스핀 코팅법으로 제조하였다. 스테인레스 스틸은 그 자체로 좋은 도체이지만 PZT 후막의 강유전 특성을 개선하고자 Ru $O_2$박막을 중간층 겸 하부전극으로 사용하였다. PZT 전구체 용액을 코팅하고 급속 열처리하였을 때 5$50^{\circ}C$ 이하에서 pyrochlore 상이 먼저 나타났고 이 transient 상은 61$0^{\circ}C$에서 모두 perovskite 상으로 변화하였다. $600^{\circ}C$에서 열처리된 PZT 후막은 잔존하는 pyrochlore로 인해 걸어준 전기장에 무관하게 5-7$\mu$C/$ extrm{cm}^2$의 낮은 $P_{r}$값을 나타내었으나 61$0^{\circ}C$ 이상에서 열처리된 시편들은 모두 25$\mu$C/$\textrm{cm}^2$ 이상의 잔류분극을 가지고 있었다. 또한 Ru $O_2$중간층이 PZT의 강유전성에 미치는 영향을 조사하였을 때 잔류분극 값은 거의 영향을 받지 않았으나 항전계 값은 상당한 영향을 받았다. 즉 100nm 두께의 Ru $O_2$박막을 중간층으로 사용할 경우 중간층 없이 직접 스테인레스 스틸 위에 코팅할 때에 비해 항전계 값을 45% 가량 줄일 수 있었다.