• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
• /
• 제13권4호
• /
• pp.410-414
• /
• 2013

We report the wet etching of titanium nickel (TiNi) films for the production of nano-electro-mechanical (NEM) device. $SiO_2$ and $Si_3N_4$ have been selected as sacrificial layers of TiNi metal and etched with polyethylene glycol and hydrofluoric acid (HF) mixed solution. Volume percentage of HF are varied from 10% to 35% and the etch rate of the $SiO_2$, $Si_3N_4$ and TiNi are reported here. Within the various experiment results, 15% HF mixed polyethylene glycol solution show highest etch ratio between sacrificial layer and TiNi metal. Especially $Si_3N_4$ films shows high etch ratio with TiNi films. Wet etching results are measured with SEM inspection. Therefore, this experiment provides a novel method for TiNi in the nano-electro-mechanical device.

• 한국전기전자재료학회논문지
• /
• 제11권1호
• /
• pp.33-40
• /
• 1998

The composite SiO$_2$/Si$_3$N$_4$/SiO$_2$(ONO) film formed by oxidation on nitride film has been widely studied as DRAM stacked capacitor multi-dielectric films. Load lock(L/L) LPCVD system by HF cleaning is used to improve electrical capacitance and to scale down of effective thickness for memory device, but is brings a new problem. Nitride film deposited using HF cleaning shows selective deposition on poly silicon and oxide regions of capacitor. This problem is avoidable by carpeting chemical oxide using $H_2O$$_2$cleaning before nitride deposition. In this paper, we study the limit of nitride thickness for abnormal oxidation and the initial deposition time for nitride deposition dependent on underlayer materials. We proposed an advanced fabrication process for stacked capacitor in order to avoid selective deposition problem and show the usefulness of nitride deposition using L/L LPCVD system by $H_2O$$_2$cleaning. The natural oxide thickness on polysilicon monitor after HF and $H_2O$$_2$cleaning are measured 3~4$\AA$, respectively. Two substrate materials have the different initial nitride deposition times. The initial deposition time for polysilicon is nearly zero, but initial deposition time for oxide is about 60seconds. However the deposition rate is constant after initial deposition time. The limit of nitride thickness for abnormal oxidation under the HF and $H_2O$$_2$cleaning method are 60$\AA$, 48$\AA$, respectively. The results obtained in this study are useful for developing ultra thin nitride fabrication of ONO scaling and for avoiding abnormal oxidation in stacked capacitor application.

• 대한전자공학회논문지
• /
• 제27권7호
• /
• pp.1042-1048
• /
• 1990

The approximations of charge relationships at normally doped semiconductor interfaces were qualitatively derived basis on electrical neutrality conditions. Effects of ion adsorptions, activation processes, interfacial structures, rectifying phenomena, and effects of surface potential barriers at the p- and n-Si/CsNO3 aqueous electrolytes, and the p-Si/(1HF:3HNO3:6H2O) electrolyte solutions were investigated using a cyclic voltammetric method. The space charge acts the most important role for the pn junction structures, the rectifying phenomena, and the activation processes. The Current-Voltage (I-V) characteristics curves significantly depend on developing of the Helmholtz double layers and charging of the show surface states during the activation processes. A linear Current-Voltage characteristics region was observed at the p-Si/(1HF:3HNO3: 6H2O) electrolyte solution interface.

• 한국정보통신학회논문지
• /
• 제21권5호
• /
• pp.876-884
• /
• 2017

TCAD 시뮬레이션을 이용하여 소스 영역으로 오버랩된(Overlapped) 게이트를 가진 실리콘(Si), 게르마늄(Ge)과 실리콘-게르마늄(Si-Ge) Hetero 터널 전계효과 트랜지스터(Tunnel Field-Effect Transistor; TFET)의 터널링 전류 특성을 분석하였다. $SiO_2$를 산화막으로 사용한 Si-TFET의 경우에 포인트와 라인 터널링이 모두 나타나서 험프(Hump) 현상이 나타난다. Ge-TFET는 구동전류가 Si-TFET보다 높으나 누설전류가 높고 포인트 터널링이 지배적으로 나타난다. Hetero-TFET의 경우에 구동전류가 높게 나타나고 누설전류는 나타나지 않았으나 포인트 터널링이 지배적으로 나타난다. $HfO_2$를 산화막으로 사용한 Si-TFET의 경우에 라인 터널링의 문턱전압(threshold voltage)이 감소하여 라인 터널링만 나타난다. Ge과 Hetero-TFET의 경우에 포인트 터널링의 문턱전압이 감소하여 포인트 터널링에 의해 동작되며 Ge-TFET는 누설전류가 증가하였고, Hetero-TFET에서 Hump가 나타난다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
• /
• pp.340-341
• /
• 2012

In this work, we investigated the effects of temperature stress on flatband voltage (VFB) shifts of HfO2-SiO2 double gate dielectrics devices. Fig. 1 shows a high frequency C-V of the device when a positive bias for 10 min and a subsequent negative bias for 10 min were applied at room temperature (300 K). Fig. 2 shows the corresponding plot when the same positive and negative biases were applied at a higher temperature (473.15 K). These measurements are based on the BTS (bias temperature stress) about mobile charge in the gate oxides. These results indicate that the positive bias stress makes no difference, whereas the negative bias stress produces a significant difference; that is, the VFB value increased from ${\Delta}0.51$ V (300 K, Fig. 1) to ${\Delta}14.45$ V (473.15 K, Fig. 2). To explain these differences, we propose a mechanism on the basis of oxygen vacancy in HfO2. It is well-known that the oxygen vacancy in the p-type MOS-Cap is located within 1 eV below the bottom of the HfO2 conduction band (Fig. 3). In addition, this oxygen vacancy can easily trap the electron. When heated at 473.15 K, the electron is excited to a higher energy level from the original level (Fig. 4). As a result, the electron has sufficient energy to readily cross over the oxide barrier. The probability of trap about oxygen vacancy becomes very higher at 473.15 K, and therefore the VFB shift value becomes considerably larger.

• 한국광학회지
• /
• 제3권4호
• /
• pp.244-251
• /
• 1992

$SiO_{2}$를 덮개층으로하는 $Si_{3}N_{4}$ rib 도파로의 $Si_{3}N_{4}-SiO_{2}$ 계면에 브래그격자를 제작하여 매립된 형태의 단일모우드 브래그필터 도파로를 설계하고 제작하였다. HF 완충용액을 사용하여 $Si_{3}N_{4}$ 코어층에 브래그격자를 식각하였으며 1nm까지 식각깊이를 제어하며 균일하게 식각할 수 있었다. 이러한 매립된 형태의 브래그필터는 그 특성이 소자표면의 오염에 영향을 받지 않는다. 브래그필터의 파장스펙트럼 측정에서 도파로의 모우드굴절률과 반사대역폭을 결정하고 이를 계산과 비교하여 논의하였다. 브래그필터의 도파코어층에 미세히터와 silicone rubber의 덮개층을 올려 필터파장을 가면할 수 있는 도파로 가변 필터소자를 제작하였다. 그 결과 브래그파장은 전류의 제곱에 비례하여 단파장 쪽으로 이동하였으며, 이동량은 10mA의 전류에 대해 0.41nm이다.

• 한국재료학회지
• /
• 제4권4호
• /
• pp.379-384
• /
• 1994

$HF-HNO_{3}$계의 화학용액에서 실리콘웨이퍼를 식각함으로써 실온에서 자외선 조사에 의해 가시광을 발광하는 다공질실리콘(porous-Si)을 형성하였으며, 이렇게 형성시킨 다공질 실리콘의 발광특성고 표면형상을 각각 photoluminescence(PL)측정과 atomic force microscopy(AFM)를 이용하여 조사하였다. $HF:HNO_{3}: H_{2}O$=1 : 5 : 10인 용액을 이용하여 다공질실리콘을 형성시킬때 식각시간에 따른 다공질실리콘의 PL강도 및 표면형상의 변화를 관찰한 결과 1-10분의 영역에서 식각시간을 변화시켰을때 식각시간에 따라 표면의 색깔이 변하였으며 5분간 식각시켰을 경우 표면의색깔은 오렌지 색을 가지고 가장 강한 PL 강도를 보였다. 그리고 AFM관측결과 식각시간이 길어짐에 따라 다공질실리콘의 표면형상크기(surface feature size)가 점점 작아져 5분간 식각시킨 시료의 표면형상 크기는 1,5000~2,000$\AA$범위이며, PL강도가 다공질실리콘의 표면형상과 관계가 있음을 알 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
• /
• pp.283-283
• /
• 2011

본 연구에서는 XRR 측정에 있어 박막두께 표준보급을 하기 위하여 표준물질을 이온빔 스퍼터링 증착법을 이용하여 제작하였다. 시편제작 시 공기 중 노출에 의해 산화가 되지 않는 산화물 박막과 산화물 기판을 선택하였다. 기판 및 타겟물질 등을 변화시키면서 제작된 시편의 특성을 살펴보았다. 사용된 타겟 물질로는 HfO2, Ta2O5, Cr2O3를 사용하였으며, 기판으로는 glass, sapphire, quartz, SiO2(1 ${\mu}m$-thermal oxidation)를 사용하였다. 산화물 타겟을 사용하여 증착 시 타겟 주위로 생기는 전하들의 charge build-up 되는 현상은 neutralizer를 사용함으로써 문제를 해결하였다. 제작된 시편은 XRR을 이용하여 측정하였고, XRR simulation과 curve fitting을 통하여 박막의 두께, 표면 및 계면의 거칠기, 밀도를 평가하였다. 기판으로 사용된 glass, quartz는 타겟 물질과 관계없이 표면 거칠기가 좋지 않아 XRR 반사율이 급격히 떨어지면서 측정되는 각도의 영역이 작아졌다. sapphire로 제작한 시편에서는 측정된 데이터와 simulation의 curve fitting이 양호하지 않았다. 이 문제는 현재 조사중에 있다. SiO2 기판으로 제작한 시편의 경우 타겟 물질과 관계없이 XRR curve fitting 결과가 양호 하였다. 그 중 Cr2O3의 결과가 다른 타겟 물질에 비해 x 2 값이 작았고 반사율 곡선에서의 거칠기와 진폭도 양호하였다. 위 연구결과로써 SiO2 기판을 사용한 Cr2O3 타겟 물질로 제작된 시편이 XRR 박막 두께 표준물질로써 적합한 것으로 판단된다.

• 한국재료학회지
• /
• 제8권9호
• /
• pp.837-842
• /
• 1998

ULSI급 소자의 집적도가 높아짐에 따라 공정의 신뢰도 및 수율 향상을 위한 세정 방법에 대한 관심이 더욱 높아지고 있다. 그중 가장 관심을 집중시키는 분야는 구리나 철과 같은 금속불순물의 제거에 관한 것이다. 본 연구에서는 금속 불순물 중 실제 공정에서 잘 오염되는 것으로 알려진 구리와 철 불순물을 인위적으로 오염시킨 후 $\textrm{H}_2\textrm{O}_2$와 HF의 혼합용액과 UV/$\textrm{O}_3$과 HF처리의 조합을 이용한 세정 방법을 이용하여 금속불순물을 제거하였다. 세정후 제정효과는 TXRF를 이용하여 측정하였고 Si 기판의 표면 거칠기를 AFM을 이용하여 측정하였다. 또한 금속 불순물의 흡착형태와 흡착기구 등을 SEM을 이용해 관찰하였고 AES를 이용하여 화학적 성분 분석을 실시하였다. 실험 결과 인위적 오염 후 구리의 오염도는 $\textrm{10}^{14}$ atoms/$\textrm{cm}^2$이었으며 각각의 세정을 통하여 $\textrm{10}^{10}$ atoms/$\textrm{cm}^2$으로 감소되었으며 반복된 세정으로 더욱 우수한 세정효과와 표면 거칠기의 개선 효과를 얻을 수 있었다. 구리는 박막의 형태가 아닌 구형의 입자 형태로 화학적 흡착에 의해 오염되는 것으로 관찰되었다. 철의 경우는 오염도가 $\textrm{10}^{13}$ atoms/$\textrm{cm}^2$ 이며 세정효과는 구리의 경우와 유사한 결과를 보여주었다. 철 불순물은 물리적 흡착에 의해 Si 표면에 오염되는 것으로 보이며 역시 구형의 입자형태로 표면에 흡착하는 것으로 관찰되었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
• /
• pp.447-447
• /
• 2012

최근 생물전자공학에서 의료 산업 환경 등 많은 분야에 응용 가능한 바이오센서의 연구가 활발해지고 있다. 그 중 의료 분야에서, 수소이온 ($H^+$)의 농도 감지는 인간의 질병을 예측하는데 중요한 지표가 되며 이러한 수소이온 ($H^+$) 농도의 변화를 실시간으로 감지하기 위해 반도체를 기반으로 한 다양한 pH 센서가 제안되었다. Ion sensitive field effect transistor (ISFET), electrolyte-insulator-semiconductor (EIS)는 대표적인 반도체 pH센서로, 작은 소자 크기, 견고한 구조, 빠른 응답속도와 CMOS 공정과의 호환성이 좋다는 장점이 있다. 특히, EIS는 제조공정이 간단하고 감지막의 감지 특성 평가가 용이하기 때문에 지속적으로 연구되고 있는 pH 센서이다. 센서의 감지 특성을 평가함에 있어 감지막의 감지감도와 안정성이 우수해야 하며 이를 위해 high-k 물질이 감지막으로 사용되고 있다. 추가적으로 high-k 물질은 기존의 $SiO_2$와 $Si_3N_4$를 대신하여 높은 유전상수로 인한 고성능, 고감도 센서제작을 가능케 한다. 본 연구에서는, high-k 물질인 $HfO_2$, $Ta_2O_5$, $ZrO_2$, $Al_2O_3$를 각각 $SiO_2$ 완충막에 적층한 이단 감지막을 제작하였고, 그 특성을 기존의 $SiO_2$, $Si_3N_4$ 감지막의 감지특성과 비교하였다. pH 감지 특성을 평가해 본 결과, 기존의 $SiO_2$, $Si_3N_4$ 감지막과 비교했을 때 high-k 물질의 감지막을 갖는 EIS pH 센서에서 감지감도와 안정성 모두 우수하게 나타났다. 특히, high-k 물질 중 $HfO_2$에서 감지감도가 다소 크게 평가되었으나, 화학적 용액에 대한 안정성은 떨어졌다. 반면에 $Al_2O_3$과 $Ta_2O_5$은 화학용액에 대한 안정성 측면에서 최적의 특성을 보임을 확인하였다. 결론적으로, high-k 물질에 대한 전반적인 평가를 통하여 높은 pH 감지감도뿐만 아니라 우수한 안정성의 EIS pH 센서를 제작 할 수 있었다.