• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2012.02a
• /
• pp.177-177
• /
• 2012

진공을 기초로 한 다양한 반도체 식각 공정에서 RF bias가 결합된 유도 결합 플라즈마 소스는 널리 사용되고 있다. 하지만, 대부분의 연구는 RF bias에 의한 자기 바이어스 효과에만 한정되어 있으며, 공정 결과와 소자 품질에 결정적인 역할을 하는 플라즈마 변수들(전자 온도, 플라즈마 밀도)과 RF bias의 상관관계에 대한 연구는 거의 없는 실정이다. 본 연구에서는 RF bias가 플라즈마 변수에 미치는 영향과 비충돌 전자 가열 메커니즘의 실험적 증거에 관한 연구를 진행하였다. 플라즈마 밀도는 RF bias에 의하여 감소 또는 증가하였으며, 이러한 결과는 Fluid global model에 의한 계산과 잘 일치하는 결과를 보였다. 전자 온도는 RF bias에 의하여 증가하였으며, 적은 RF bias 전력에서는 플라즈마 전위에 갇혀있는 낮은 에너지 그룹의 전자들의 가열이 주가 되었으나, 큰 RF bias 전력에서는 높은 에너지 그룹의 전자들의 가열이 주가 됨을 관찰하였다. 이는 높은 에너지 그룹의 전자 가열 메커니즘이 anomalous skin effect에서 collisionless sheath heating으로 전이되는 것을 나타내며, bounce resonance heating이 RF bias의 전자가열에 중요한 역할을 함을 보여주는 실험적 근거이다. 플라즈마 밀도의 공간 분포는 RF bias의 인가에 의하여 더욱 균일함을 보였으며, 이는 (electro-static and electro-magnetic) edge effect에 의한 영향으로 해석될 수 있다. 이러한 RF bias와 플라즈마 변수들의 상관관계 및 전자 가열 메커니즘에 대한 연구는 방전 특성의 물리적 이해뿐만 아니라, 반도체 식각 공정에서 소자 품질 및 공정 개선을 위한 최적의 방전 조건 도출과 외부 변수 제어에 큰 도움을 주리라 예상된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2013.02a
• /
• pp.560-560
• /
• 2013

플라즈마 내의 전자 에너지 분포는 방전 특성 및 전자 가열 메커니즘에 대한 정보를 줄 수 있을 뿐만 아니라, 소자 생산 공정에서 공정 조건 제어 및 소자 품질 향상에 중요한 역할을 하는 변수이다. 그에 따라서, 반도체공정에서 널리 쓰이는 유도 결합 플라즈마 또는 용량성 결합 플라즈마 장치의 외부 변수에 따른 전자 에너지 분포 변화에 대한 연구가 많이 진행되어왔다. 본 연구에서는, 극판 전극이 인가된 유도 결합 플라즈마 구조에서 낮은 압력의 아르곤과 산소 기체 방전에 대하여 전자 에너지 분포를 측정하였다. 극판 전압만이 인가되었을 경우에는 두 개의 온도를 갖는 전자 에너지 분포를 측정하였으나, 소량의 안테나 전력을 인가할 경우 하나의 온도를 갖는 전자 에너지 분포를 측정할 수 있었다. 이러한 분포함수의 급격한 변화는 유도 결합 전기장과 용량성 결합 전기장의 혼재에 따른 전자 가열 효과이며, 극판에서의 전압, 전류 그리고 위상 측정을 통하여 전자 가열 메커니즘을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2015.08a
• /
• pp.140.2-140.2
• /
• 2015

낮은 압력의 평판형 유도 결합 플라즈마 (Inductively Coupled Plasma, ICP)에서 챔버 높이를 바꾸면서 전자 에너지 확률 함수 (Electron Energy Probability Function, EEPF)를 측정하였다. 측정된 전자 에너지 확률 함수에서 기울기가 평평한 부분이 관찰됐고, 이러한 전자 에너지 분포함수의 평평한 부분은 챔버 높이를 증가함에 따라 높은 전자 에너지로 옮겨졌다. 이러한 현상을 분석하기 위해서 2차원 비충돌 가열 메커니즘이 포함된 유도 결합 플라즈마 모델로부터 전자 에너지 확산 계수와 이론적인 전자 에너지 확률 함수를 구하여 실험 결과와 비교하였다. 이를 통하여, 측정된 전자 에너지 확률 함수의 평평한 부분은 전자 튕김 공진 (electron bounce resonance)에 의한 것임을 알 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2010.08a
• /
• pp.133-133
• /
• 2010

중성입자빔 입사장치(neutral beam injection, NBI)의 중성빔 에너지 효율은 이온원의 수소 이온밀도 분율이 결정한다. 이온원에서 만들어진 $H^+$, $H_2^+$ 그리고 ${H_3}^+$는 중성화 과정(neutralization) 중 해리(dissociation) 때문에 각각 입사 에너지의 1, 1/2 그리고 1/3을 가진 중성입자가 된다. 중성빔 에너지 효율 제고하기 위해서는 이온원의 전체 이온 중 단원자 수소 이온 밀도 증가가 필요하다. 유도결합형 수소 플라즈마 이온원에서 RF 안테나 주파수에 따른 플라즈마 밀도와 단원자 수소 이온 밀도 비율 변화를 관찰하였다. RF 플라즈마에서 가스 압력이 결정하는 전자의 운동량 전달 충돌 주파수 대비 높은 RF 안테나 주파수(13.56 MHz)와 낮은 RF 안테나 주파수(수백 kHz)의 전력을 인가하였으며, Langmuir 탐침, 안테나 V-I 측정기 그리고 QMS(quadrupole mass spectrometer)을 이용하여 플라즈마 특성을 진단하였다. 플라즈마 밀도와 수소 이온 밀도 분율은 플라즈마 가열 메커니즘과 수소 플라즈마 내 반응 메커니즘에 의해 결정된다. 플라즈마 가열 메커니즘에 따른 실험 결과에 대한 RF 안테나 주파수 효과는 플라즈마 트랜스포머 회로 모델을 통해 해석하였으며, 수소 플라즈마 내 반응은 0-D 정상 상태의 입자 및 전력 평형 방정식 결과로 해석하였다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
• /
• v.21 no.3
• /
• pp.121-129
• /
• 2012

RF biased inductively coupled plasma (ICP) is widely used in semiconductor and display etch processes which are based on vacuum science. Up to now, researches on how rf-bias power affects have been focused on the controls of dc self-bias voltages. But, effect of RF bias on plasma parameters which give a crucial role in the processing result and device performance has been little studied. In this work, we studied the correlation between the RF bias and plasma parameters and the recent published results were included in this paper. Plasma density was changed with the RF bias power and this variation can be explained by simple global model. As the RF bias was applied to the ICP, increase in the electron temperature from the electron energy distribution was measured indicating electron heating. Plasma density uniformity was enhanced with the RF bias power. This study can be helpful for the control of the optimum discharge condition, as well as the basic understanding for correlation between the RF bias and plasma parameters.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
• /
• 2009.11a
• /
• pp.11-11
• /
• 2009

본 연구는 MLCC 제조공정중 그린상태에서의 강도를 유지하기 위한 고분자 바인더의 거동을 예측하고, 제조공정중 나타난 가열후 수축 현상을 규명하고자 하였다. 이를 위해 메커니즘에 대한 가설을 수립하고 이를 여러가지 분석기법과 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 확인하였으며, 현장의 제조기술 부문에서 용이하게 사용할 수 있도록 간단한 수학적 모델링으로 표현하였다. 수학적 모델링은 제품을 이용한 실험과 비교하여 정확도를 검증하였으며, 이러한 해석기법은 대표체적요소(representative volume element)을 이용하여 MLCC 그린바 (Bar)의 해석까지 가능하도록 응용범위를 향상시켰다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2011.08a
• /
• pp.149-149
• /
• 2011

아르곤 기체의 방사세기 또는 그 세기 비는 플라즈마 공정 진단에서 일반적으로 사용된다. 본 실험에서는 100 mTorr 압력 조건하의 유도결합 플라즈마(13.56 MHz)에서 E-H 모드 전이 영역, rf 바이어스(12.5 MHz) 전력 인가 및 N2 혼합 시 단순화한 충돌-방사 모델에 기초한 광방사 세기비 방법을 적용하여 플라즈마 변수를 진단하였다. 개발 프로그램 기반의 분광기를 사용하여 아르곤 기체의 특정 파장(750.4, 751.5 그리고 811.5 nm)들을 관측하였고, 동일한 조건하에서 정전 탐침법으을 이용하여 전자 에너지 분포함수의 변화도 측정 하였다. 맥스웰 전자 에너지 분포를 가정하는 일반적인 경우와 비교하여 볼 때 실제적인 전자 에너지 분포함수의 측정은 전자의 가열 메커니즘에 대한 상세한 정보를 제공함과 동시에 플라즈마 재흡수에 대한 보정을 가능하게 해준다. 광방사 세기비법에 의해 측정된 결과에 의하면, 750.4 nm/751.5 nm는 높은 에너지(>13.08 eV)의 전자들의 유효 전자온도에 대한 정보를 나타내는 반면 811.5 nm/750.4 nm는 아르곤 준안정 준위 밀도(1s5)에 대한 정보를 제공하게 된다. 수행된 실험 조건하에서, 측정된 준안정 준위 밀도는 E-H 모드 전이 영역에서 최대값을 나타내었고 바이어스 전압 및 N2 기체 혼합 비율이 증가함에 따라 감소하는 결과를 얻었다. 유효 전자온도의 경우 광방사 세기비법과 정전 탐침법 모두 같은 결과를 보여 주었는데, E-H 모드 전이 영역에서는 전자온도는 거의 일정하였고 바이어스 전압 및 N2 기체 혼합 비율이 증가함에 따라 전자온도는 증가하였다. 이러한 실험 결과는 방전 모드 전이, 바이어스 인가 그리고 혼합 기체 사용하는 공정 플라즈마를 이해하는데 있어 이들 변수의 진단이 중요한 요소임을 보여준다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2013.02a
• /
• pp.473-473
• /
• 2013

전자종이, 입을 수 있는 디스플레이, 플렉서블 터치 스크린, 투과성 면 등과 같은 차세대 플렉서블 투명 전자소자는 기계적으로 유연하고 광학적으로 투명하며 무게가 가벼운 특성을 지녀야 할 것으로 예상된다. 현재까지는Indium tin oxide (ITO), zinc tin oxide (ZTO), carbon nano tube (CNT)와 polyimide 계열의 물질들이flexible, wearable, and transparent electronics (FWTEs) 소자의 electrode, active channel, dielectric layers로 제안되어 활발히 연구되었다. 최근에는 높은 이동도(~200,000 cm2/Vs) 및 유연성(fracture strain of 30%), 투명도 (97.5% for monolayer)와 같은 특성을 갖는 그래핀에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 그러나 그래핀을 차세대 플렉서블 투명 전자소자 구현에 적용하기 위해서는 플렉서블하고 투명한 절연체의 확보 및 그래핀의 진성(intrinsic) 특성 유지 등과 같은 문제점들을 해결해야 한다. 따라서, 본 연구팀에서는 그래핀 기반 플렉서블 투명 전자소자의 게이트 절연층으로 적합한 poly-4-vinylphenol/poly (melamineco-formaldehyde) (PVP/PMF) 물질을 제시하고 이에 대한 전기적 재료적 분석을 수행하였다. 특히 다양한 PVP와 PMF의 비율 및 가열(annealing 혹은 curing) 온도에서 형성된 PVP/PMF 층의 화학 및 전기적 특성을 FT-IR, I-V, 그리고 C-V 측정을 통해 확인하였다. PVP/PMF는 유기절연 물질의 하나로서 높은 유연성과 투명도를 갖고 있을 뿐만 아니라 그래핀에 적용 시 그래핀의 진성 특성을 확보할 수 있다. 이는 PVP/PMF에 존재하는 hydroxyl (-OH) 그룹과 그래핀 상에서 정공(hole)을 공급하는 것으로 알려져 있는 -OH 그룹들간의 cross-linking 메커니즘에 의한 것으로 예상된다. 마지막으로 최적화된 PVP/PMF (낮은 hysteresis 전압)를 게이트 절연층에 적용하여 polyethylene terephthalate (PET) 기판 및 연구원의 손가락 위에 95.8%의 투명도 및 0에 가까운 Dirac point를 갖는 그래핀 기반 플렉서블 투명 전자소자를 성공적으로 집적하였다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
• /
• v.41 no.6
• /
• pp.409-414
• /
• 2017

The aim of this study is to understand the phonon transfer characteristics of a silicon thin film transistor. For this purpose, the Joule heating mechanism was considered through the electron-phonon interaction model whose validation has been done. The phonon transport characteristics were investigated in terms of phonon mean free path for the variations in the device power and silicon layer thickness from 41 nm to 177 nm. The results may be used for developing the thermal design strategy for achieving reliability and efficiency of the silicon-on-insulator (SOI) transistor, further, they will increase the understanding of heat conduction in SOI systems, which are very important in the semiconductor industry and the nano-fabrication technology.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
• /
• v.18 no.6
• /
• pp.37-43
• /
• 2017

This review investigates the basic principle of physical interactions and failure mechanisms introduced in the materials and inner parts of semiconducting components under electromagnetic pulses (EMPs). The transfer process of EMPs at the semiconducting component level can be explained based on three layer structures (air, dielectric, and conductor layers). The theoretically absorbed energy can be predicted by the complex reflection coefficient. The main failure mechanisms of semiconductor components are also described based on the Joule heating energy generated by the coupling between materials and the applied EMPs. Breakdown of the P-N junction, burnout of the circuit pattern in the semiconductor chip, and damage to connecting wires between the lead frame and semiconducting chips can result from dielectric heating and eddy current loss due to electric and magnetic fields. To summarize, the EMPs transferred to the semiconductor components interact with the chip material in a semiconductor, and dipolar polarization and ionic conduction happen at the same time. Destruction of the P-N junction can result from excessive reverse voltage. Further EMP research at the semiconducting component level is needed to improve the reliability and susceptibility of electric and electronic systems.