• Title/Summary/Keyword: 이온 주입

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70nm NMOSFET fabrication with ultra-shallow n+-p junctions using low energy As<+>(2) implantations (낮은 에너지의 As<+>(2) 이온 주입을 이용한 얕은 n+-p 접합을 가진 70nm NMOSFET의 제작)

  • Lee, Jong Deok;Lee, Byeong Guk
    • Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
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    • v.38 no.2
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    • pp.9-9
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    • 2001
  • Nano-scale의 게이트 길이를 가지는 MOSFET소자는 접합 깊이가 20∼30㎚정도로 매우 얕은 소스/드레인 확장 영역을 필요로 한다. 본 연구에서는 $As₂^ +$ 이온의 10keV이하의 낮은 에너지 이온 주입과 RTA(rapid thermal annealing)공정을 적용하여 20㎚이하의 얕은 접합 깊이와 1.O㏀/□ 이하의 낮은 면저항 값을 가지는 $n ^+$-p접합을 구현 하였다. 이렇게 형성된 $n^ +$-p 접합을 nano-scale MOSFET소자 제작에 적용 시켜서 70㎚의 게이트 길이를 가지는 NMOSFET을 제작하였다. 소스/드레인 확장 영역을 $As₂^ +$ 5keV의 이온 주입으로 형성한 100㎚의 게이트 길이를 가지는 NMOSFET의 경우, 60mV의 낮은 $V_ T$(문턱 전압감소) 와 87.2㎷의 DIBL (drain induced barrier lowering) 특성을 확인하였다. $10^20$$㎝^ -3$이상의 도핑 농도를 가진 abrupt한 20㎚급의 얕은 접합, 그리고 이러한 접합이 적용된 NMOSFET소자의 전기적 특성들은 As₂/sup +/의 낮은 에너지의 이온 주입 기술이 nano-scale NMOSFET소자 제작에 적용될 수 있다는 것을 제시한다.

시변환 쉬스 거동에 대한 탐침 전류 곡선의 해석

  • 김영우;조정희;임현의;한승희;이연희;김곤호
    • Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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    • 1999.07a
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    • pp.222-222
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    • 1999
  • 플라즈마 이온주입장치는 수십 kV의 음전압 펄스를 타겟에 인가하여 플라즈마 쉬스 전위에 의해 이온을 가속시켜 다차원 형태의 타겟 표면의 내마모성, 강도 및 경도를 쉽고 간단하게 증가시킬 수 있는 신기술 장비이다. 이때 인가되는 음전압 펄스는 펄스회로가 갖는 RC로 인하여 고유한 유한 오름시간의 음전압 펄스가 타겟에 인가되고 펄스 특성에 따라 타겟 주변에 시변환 쉬스가 형성되는데 시변환 쉬스에 대한 정확한 이해를 통해서 시편에 주입되는 이온의 양을 예측할 수 있다. 본 연구에서는 유도 결합형 플라즈마를 이용한 플라즈마 이온주입장치에서 평면 타겟 경우의 펄스 오름시간, 유지시간 및 내림시간 동안에 형성되는 쉬스의 거동 및 타겟의 크기가 쉬스에 미치는 영향을 실험적으로 관찰하고 이론결과와 비교하였다. 기존의 실험에서 펄스 유지시간 이후의 탐침전류 곡선에서 쉬스의 거동처럼 보였던 현상은 ion acoustic wave의 진행으로 보이며 위치에 따른 탐침 전류 곡선의 정확한 해석을 통하여 실제 플라즈마 이온주입장치내에서의 쉬스의 거동을 관찰할 수 있었다.

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Self Annealing Effects of Arsenic Ion Implanted Amorphous Carbon Films during Microwave Plasma Chemical Vapor Deposition (As 이온 주입된 비정질 탄소 박막의 마이크로플라즈마 화학기상증착법에 의한 자동 어닐링 효과에 관한 연구)

  • Cho, E.S.;Kwon, S.J.
    • Journal of the Korean Vacuum Society
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    • v.22 no.1
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    • pp.31-36
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    • 2013
  • For the simplification of doping process in amorphous carbon film, arsenic (As) ions were implanted on the nucleated silicon wafer before the growth process. Then amorphous carbon films were grown at the condition of $CH_4/H_2=5%$ by microwave plasma chemical vapour deposition. Because the implanted seeds were grown at the high temperature and the implanted ions were spread, it was possible to reduce the process steps by leaving out the annealing process. When the implanted amorphous carbon films were electrically characterized in diode configuration, field emission current of $0.1mA/cm^2$ was obtained at the applied electric field of about $2.5V/{\mu}m$. The results show that the implanted As ions were sufficiently doped by the self-annealing process by using the growth after implantation.

The Characteristic Study on the Extraction of a Co Ion in the Metal Ion Implanter (금속이온 주입기에서의 Co 이온의 인출 특성 연구)

  • Lee, Hwa-Ryun;Hong, In-Seok;Trinh, Tu Anh;Cho, Yong-Sub
    • Journal of the Korean Vacuum Society
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    • v.18 no.3
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    • pp.236-243
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    • 2009
  • Proton Engineering Frontier Project (PEFP) has supplied the metal ions to users by using an installed metal ion implanter of 120 keV. At present a feasibility study is being performed for a cobalt ion implantation. For a cobalt ion extraction we studied to sustain the high temperature($648^{\circ}C$) for metal ions vaporization from a cobalt chloride powder by using an alumina crucible in the ion source. The temperature condition of the crucible was satisfied with the plasma generation at the arc current of 120V and EHC power of 250W. The extracted beam current of $Co^+$ ions was dependent on the arc current in the plasma. The maximum beam current was $100{\mu}A$ at 0.18A of the arc current. The 3 peak currents of the extracted ions such as $Co^+$, $CoCl^+$ and $Cl^+$ were obtained by adjusting a mass analyzing magnet and the $Co^+$ ion beam peak current fraction as around 70% in the sum of the peak currents. The fluence of the implanted cobalt ions at the $10{\mu}A$ of the beam current and 90 minutes of the implantation time into an aluminum sample as measured around $1.74{\times}10^{17}#/cm^2$ by a quantitative analysis method of RBS (Rutherford Backscattering Spectrometry).

Crystal Growth of rutiles doped with Impurity Ions by Floating Zone Method (부유대용융법에 의한 불순이온 주입된 $TiO_2$단결정 성장 연구)

  • 이성영;유영문;김병호
    • Proceedings of the Korea Crystallographic Association Conference
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    • 1999.04a
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    • pp.1-1
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    • 1999
  • 부유대용융법에 의하여 불순이온의 종류와 각 이온의 주입 농도를 달리하는 Rutile 단결정을 성장하였다. 성장된 결정으로부터 제조한 박편시료를 이용하여 결정결함과 광투과도에 미치는 각 불순이온의 영향을 조사하였다. 결정성장용 주원료로 99.99%의 TiO2를 사용하고, 불순이온 주입을 위한 원료로서 99.99%의 Al2O3, H3BO3, Ga2O3, Sc2O3, V2O5, Fe2O3, ZrO2, Er2O3, Cr2O3를 각각 사용하였다. 불순이온의 종류에 따르는 영향을 조사하기 위하여 TiO2 99.8 atomic%-불순이온 0.2atomic%의 조성이 되도록 각 이온별로 원료를 정밀하게 평량하고 균일 혼합하였다. 불순 이온의 첨가량에 따르는 영향을 조사하기 위하여 Al2O3는 각각 pure, 0.2, 0.4, 0.6 atomic%를, Cr2O3는 pure, 0.003, 0.05, 0.2 atomic%를 각각 치환하여 원료를 조합하였다. 균일 혼합된 원료를 직경 8mm의 고무 튜브에 넣고 CIP(Cold Isostatic Press0에서 2000kg/$\textrm{cm}^2$의 압력으로 성형한 후 150$0^{\circ}C$에서 1시간 소결함으로서 결정성장용 다결정 원료를 합성하였다. 합성된 다결정을 double ellipsoidal mirror 내에 설치하고,halogen lamp로 가열하여 원료의 한쪽 끝을 용융한 다음, 20rpm의 회전속도, 3-5mm/hr의 성장속도로 하는 유속 1$\ell$/min의 O2 분위기속에서 부유대용융법에 의하여 결정을 성장하였다. 성장된 결정을 성장축에 수직한 방향으로 각각 절단, 연삭, 연마한 박편을 이용하여 편광하에서 low-angle grain boundaries 및 기타의 결정결함을 관찰하였으며, 0.3$\mu\textrm{m}$~0.8$\mu\textrm{m}$ 범위 및 0.6$\mu\textrm{m}$~3.4$\mu\textrm{m}$ 범위에서의 투과 및 흡수 스펙트럼을 측정하였다. 결정 성장 결과 B3+, Er3+, Cr3+ 이온은 Ti4+ 이온과 이온의 크기 차이가 심하여 결정의 정상적인 성장을 방해하는 물성을 나타냈고, V5+, Cr3+ 이온은 흑색의 결정, Fe3+ 이온은 적갈색의 결정으로 성장되었다. Al3+, Zr4+, Al3+의 순서로 투과도가 높아지는 것이 관찰되었다. 불순이온의 농도에 따른 영향으로서 Al3+ 이온의 경우 주입농도가 높아질수록 low angle boundary와 oxygen deficiency가 감소하였고, 투과율은 조금 감소하거나 큰 차이가 없는 것으로 나타났다. 반면에 Cr3+ 이온을 주입한 경우 0.003 atomic%에서 최적의 물성을 보였으며, 주입농도가 높아질수록 결정성장이 어려워지고 광의 투과도가 급격히 저하되었다.

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A study of electrical characteristic of MOSFET device (고에너지 이온주입에 따른 격자 결함 발생 및 거동에 관한 열처리 최적화방안에 관한 연구)

  • Song, Young-Doo;Kwack, Kae-Dal
    • Proceedings of the KIEE Conference
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    • 1999.07d
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    • pp.1830-1832
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    • 1999
  • 고에너지 이온주입(1)에 기인한 격자 손상 발생 및 열처리에 따라 이들의 회복이 어느정도 가능한지에 대하여 측정 및 분석방법을 통하여 조사하였다. 그리고 본 실험에서는 이온주입시 형성되는 빈자리 결함(Vacancy defect)과 격자간 결함(interstitial defect)의 재결할(recombination)을 이용 점결합(point defect)를 감소 시킬 수 있는 effective RTA조건을 설정하여 well 특성을 개선하고자 하였다. 8inch p-type Si(100)기판에 pad oxide 100A을 형성한 후 NMOS 형성하기 위해 vtn${\sim}$p-well과 PMOS 형성을 위해 vtp$\sim$n-well을 이온주입 하였다. Mev damage anneal은 RTA(2)(Rapid Thermal Anneal)로 $1000\sim1150C$ 온도에서 $15\sim60$초간 spilt 하여 실험후 suprem-4 simulation data를 이용하여 실제 SIMS측정 분석결과를 비교하였으며 이온주입에 의해 발생된 격자손상이 열처리후 damage 정도를 알아보기 위해 T.W(Therma-Wave)을 이용하였으며 열처리후 면저항값은 4-point probe를 사용하였다. 이온주입후 열처리 전,후에 따른 불순물 분포를 SIMS(Secondary ion Mass Spectrometry)를 이용하여 살펴보았다. SIMS 결과로는 열처리 온도 및 시간의 증가에 따라서 dopant확산 및 활성화는 큰차이는 보이지 않고 오히려 감소하는 경향을 볼 수 있으며 또한 접합깊이와 농도가 약간 낮아지는 것을 볼 수 있었다. 결점(defect)을 감소시키기 위해서 diffusivity가 빠른 임계온도영역($1150^{\circ}C$-60sec)에서 RTA를 실시하여 dopant확산을 억제하고 점결점(point defect)의 재결합(recombination)을 이용하여 전위 (dislocation)밀도를 감소시켜 이온주입 Damage 및 면저항을 감소 시켰다. 이와 같은 특성을 process simulation(3)(silvaco)을 통하여 비교검토 하였다.

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Phenomenal study on the dopant activation behavior in polysilicon thin films doped by non-mass separated ion mass doping technique (비질량 분리 이온 질량 주입법으로 도핑시킨 다결정 박막의 도판트 활성화 거동)

  • Yoon, Jin-Young;Choi, Duck-Kyun
    • Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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    • v.7 no.1
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    • pp.143-150
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    • 1997
  • The electrical properties of polysilicon thin films implanted with $B_2H_6$ diluted in $H_2$ as dopant source using ion mass doping technique and the effect of radiation damage on the dopant activation behavior were investigated. Comparing the SIMS profiles of boron in polysilicon films with that obtained from computer simulation using TRIM92 the most probable ion species were $B_2H_x\;^+$(x=1, 2, 3‥‥) type molecular ions. As a result of the Implantation of energetic massive ions, a continuous amorphized layer was created in polysilicon films where the fraction of amorphized layer varied with doping time. This amorphization comes from the fact that mass separation of implanting species is not employed in this ion mass doping technique. In the dopant activation behavior, reverse annealing phenomenon appeared in the intermediate annealing temperature range for a severely damaged specimen. The experimental result showed that the off-state current of the p-channel polysilicon thin film transistor is dependent on the degree of radiation damage.

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Optical properties of Rare-Earth-Implanted GaN Epilayer (희토류 원소를 이온주입법으로 도핑한 GaN 박막의 광전이 특성)

  • Kim, Yong-Min
    • Journal of the Korean Vacuum Society
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    • v.16 no.3
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    • pp.210-214
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    • 2007
  • We have studied optical transitions of Gd-implanted GaN epilayers. Photoluminescence transition intensity at 590 nm at T=5 K diminishes and its center position moves to short avelength (blue shift) with increasing temperature up to 200 K. Above T=200 K, the transition intensity increases with increasing temperature while the center position remains the same. We believe that such anomalous optical transition behavior is due to the effect of rare-element in the semiconductor host material and lattice imperfection which was occurred during the implantation process well as.

Microstructure and Characterisistics of Near Surface of $As^+$Ion Implanted Si (A$s^+$이온을 주입시킨 Si 표면부 미세구조와 특성)

  • Shin, D.W.;Choi, C.;Park, C.G.;Kim, J.C.
    • Korean Journal of Materials Research
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    • v.2 no.3
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    • pp.213-219
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    • 1992
  • The microstructure, dopant distribution and electrical properties of the $As^{+}$ ion-implanted surface layer differ significantly depending on the methods of subsequent heat treatments, furnace annealing(FA) and rapid thermal annealing(RTA). The amorphous layer created by ion implantation was recrystallized during the thermal annealing through solid phase epitaxial (SPE) growth. The dopant distribution and electrical properties are discussed with respect to the TEM cross-sectional microstructure observed. The microstructure, dopant distribution and electrical properties depended upon especially the annealing time of the heat treatment.

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Electrical Properties of Silicon Implants in Cr-Doped GaAs (실리콘을 주입한 크롬이 도핑된 GaAs의 전기적 성질에 관한 연구)

  • 김용윤
    • Journal of the Korean Institute of Telematics and Electronics
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    • v.20 no.5
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    • pp.50-55
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    • 1983
  • A comprehensive study of the electrical properties of low-dose Si implants in Cr-doped GaAs substrates has been made using the Hall-effect/sheet-resistivity measurement technique for various ion doses and annealing temperatures. The samples were implanted at room temperature and annealed with silicon nitride encapsulants in a hydrogen atmosphere for 15 minutes. H-type layers were produced at all dose levels investigated, and the optimum annealing temperature was 850$^{\circ}C$ for all doses. The highest electrical activation efficiency was 89% for Cr-doped GaAs substrates. Depth profiles of carrier concentrations and mo-bilities are highly dependent upon ion dose and annealing temperature. Significant im-plantation damage still remains after an 800$^{\circ}C$ anneal, and a 900$^{\circ}C$ anneal produces signi-ficant outdiffusion as well as indiffusion of the implanted Si ions.

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