• 한국반도체및디스플레이장비학회:학술대회논문집
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• 한국반도체및디스플레이장비학회 2003년도 추계학술대회 발표 논문집
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• pp.86-88
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• 2003

Gate 산화막을 high-k 물질인 $HfO_2$ 박막을 이용하여 N-type MOS field effect transistor를 제작하였다. 전극은 poly-Si 전극을 사용하였다. Gate 산화막은 ALD 로 $Hf(N(CH_3)_2)_4$ 원료를 이용하여 $HfO_2$ 박막을 형성하였다. 산화제는 $H_{2}O$ 와 $O_3$ 를 사용하였는데, $H_{2}O$ 가 약간 우수하였으나 그 차이는 크지 않았다. $HfO_2$ 를 증착하기 전에 in-situ 로 $O_3$ 를 흘려 줌으로써 $SiO_2$를 얇게 형성하였는데, 이 결과 threshold voltage 가 약 0.2V 높아지고 saturation current 가 커지는 것이 관찰되었다. 이러한 결과는 $HfO_2$ 박막을 직접 channel 위에 증착하는 것보다 $O_3$ 를 이용 얇은 $SiO_2$ 를 형성하고 그 위에 $HfO_2$ 박막을 증착하는 방법이 transistor의 특성을 향상시키는 데 도움이 된다.

• Applied Science and Convergence Technology
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• 제23권1호
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• pp.40-43
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• 2014

We investigated the growth characteristics and interfacial properties of $HfO_2$ films deposited on Ge substrate through atomic layer deposited (ALD) by using an in-situ medium energy ion scattering analysis. The growth kinetics of $HfO_2$ grown on a $GeO_2/Ge$ substrate through ALD is similar to that grown on an $SiO_2/Si$ substrate. However, the incubation period of $HfO_2$ deposition on Ge is shorter than that on Si. The $HfO_2$ grown on the GeO/Ge substrate shows a significant diffusion of Hf atoms into the substrate interface and GeO volatilization after annealing at $700^{\circ}C$. The presence of low-quality Ge oxide or suboxide may degrade the electrical performance of device.

• 전기학회논문지
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• 제59권8호
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• pp.1401-1405
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• 2010

We have successfully demonstrated of metal-insulator-semiconductor (MIS) capacitors with $HfO_2$/p-Si structures. The $HfO_2$ film was grown at $200^{\circ}C$ on H-terminated Si wafer by atomic layer deposition (ALD) system. TEMAHf and $H_2O$ were used as the hafnium and oxygen sources. A cycle of the deposition process consisted of 0.1 s of TEMAHf pulse, 10 s of $N_2$ purge, 0.1 s of $H_2O$ pulse, and 60 s of $N_2$ purge. The 5 nm thick $HfO_2$ layer prepared on Si substrate by ALD exhibited excellent electrical properties, including low leakage currents, no mobile charges, and a good interface with Si.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 하계학술대회 논문집 Vol.9
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• pp.127-128
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• 2008

The electrical characteristics of VARIOT (variable oxide thickness) with various $HfO_2$ thicknesses on thin $SiO_2$ or $Al_2O_3$ layer were investigated. Especially, the charge trapping characteristics of $HfO_2$ layer were intensively studied. The thin $HfO_2$ layer has small charge trapping characteristics while the thick $HfO_2$ layer has large memory window. Therefore, the $HfO_2$ layer is superior material and can be applied to charge storage as well as tunneling barrier of the non-volatile memory applications.

• 한국반도체및디스플레이장비학회:학술대회논문집
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• 한국반도체및디스플레이장비학회 2003년도 추계학술대회 발표 논문집
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• pp.42-44
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• 2003

최근 logic 소자의 gate oxide로 기존의 $SiO_2$, SiON보다 고유전, 작은 누설전류를 가지는 물질의 개발이 중요한 이슈가 되고 있다. 본 실험실에서는 Si 기판위에 $HfO_2$ 를 바로 증착하는 경우, 기판의 Si 이박막내로 확산하여 유전율이 저하되는 문제점을 인식하고, 기판과 $HfO_2$ 사이에 $AlO_x$를 방지막으로 사용하였다. 이 때, $AlO_x$의 Al precursor 는 TMA 로 고정하고, 산화제로는 $H_2O, O_2$-plasma, O_3$ 를 각각 사용하였다. 모든 $AlO_x/HfO_y$ 박막에서 매우 우수한 누설전류특성을 얻을 수 있었는데, 특히 $O_3$ 를 산화제로 사용한 $AlO_x$ 방지막의 경우 가장 우수한 특성을 보였다. 또한 질소 분위기에서 $800^{\circ}C$ 10 분간 열처리한 후, 방지막을 사용한 모든 경우에서 보다 향상된 열적 안정성을 관찰할 수 있었다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2002년도 추계학술대회 논문집 전기물성,응용부문
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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.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 추계학술대회 논문집 Vol.21
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• pp.24-25
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• 2008

The effect of heat treatment in $HfO_2$ as charge trap with $SiO_2/Si_3N_4/SiO_2$ as tunnel oxide layer in capacitors has been investigated. Rapid thermal annealing (RTA) were carried out at the temperature range of 600 - $900^{\circ}C$. It is found that all devices carried out heat treatment have large threshold voltage shift Especially, device performed heat treatment at $900^{\circ}C$ has been confirmed the largest memory window. Also, Threshold voltage shift of device used conventional $SiO_2$ as tunnel oxide layer was smaller than that with $SiO_2/Si_3N_4/SiO_2$.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.34-34
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• 2009

The electrical characteristics of tunnel barrier engineered charge trap flash (TBE-CTF) memory with $SiO_2/Si_3N_4/SiO_2/Si$ engineered tunnel barrier, $HfO_2$ charge trap layer and $Al_2O_3$ blocking oxide layer (MAHONOS) were investigated. The energy bad diagram was designed by using the quantum-mechanical tunnel model (QM) and then the CTF memory devices were fabricated. As a result, the best thickness combination of MAHONOS is confirmed. Moreover, not enhanced P/E speed (Program: about $10^6$ times) (Erase: about $10^4$ times) but also enhanced retention and endurance characteristics are represented.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2009년도 하계학술대회 논문집
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• pp.129-130
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• 2009

The P/E characteristics of $HfO_2$ CTF memory capacitor with $SiO_2/HfO_2/Al_2O_3$(OHA) engineered tunnel barrier were investigated. After a growth of thermal oxide with a thickness of 2 nm, 1 nm $HfO_2$ and 3 $Al_2O_3$ layers were deposited by atomic layer deposition (ALD) system. The band offset was calculated by analysis of conduction mechanisms through Fowler-Nordheim (FN) plot and Direct Tunneling (DT) plot. Moreover the PIE characteristics of $HfO_2$ CTF memory capacitor with OHA tunnel barrier was presented.

• 한국마이크로전자및패키징학회:학술대회논문집
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• 한국마이크로전자및패키징학회 2002년도 추계기술심포지움논문집
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• pp.115-121
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• 2002

In this research we have investigated the characteristics of ultra thin $HfO_2 /SiON$stack structure films using several analytical techniques. SiON layer was thermally grown on standard SCI cleaned silicon wafer at $825^{\circ}C$ for 12sec under $N_2$O ambient. $HfO_2 /SiON$$_4$/$H_2O$ as precursors and $N_2$as a carrier/purge gas. Solid HfCl$_4$was volatilized in a canister kept at $200^{\circ}C$ and carried into the reaction chamber with pure $N_2$carrier gas. $H_2O$ canister was kept at $12^{\circ}C$ and carrier gas was not used. The films were grown on 8-inch (100) p-type Silicon wafer at the $300^{\circ}C$ temperature after standard SCI cleaning, Spectroscopic ellipsometer and TEM were used to investigate the initial growth mechanism, microstructure and thickness. The electrical properties of the film were measured and compared with the physical/chemical properties. The effects of heat treatment was discussed.