• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2007.06a
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• pp.158-159
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• 2007

반도체 소자의 공정에 있어서 device scaling으로 인한 게이트 산화막 대체 유전체 (high-k)의 공정 개발 확보 방안 필요하다. 본 논문에서는 $Cl_2$/Ar 유도 결합 플라즈마를 이용하여 $HfO_2$ 박막을 식각하였다. $Cl_2$(80 %)/Ar(20 %)의 가스비, 600 W의 RF 전력, -150 V의 직류 바이어스 전압, 20 sccm의 총 가스유랑, 15 mTorr의 압력에서 15.4 nm/min의 최대 식각률을 얻을 수 있었다. 식각 된 $HfO_2$ 박막 표면을 XPS 분석한 결과 Hf와 O는 Cl 라디칼과 반응을 하여 높은 휘발성을 보이지만 Hf-O의 안정된 결합으로 인하여 이온에 의한 스퍼터링 효과에 의해서 식각된다.

• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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• v.26 no.3
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• pp.177-182
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• 2013

Transparent thin film transistors (TTFT) were fabricated on $N^+$ Si wafers. $SiO_2$, $Si_3N_4/SiO_2$ and $Al_2O_3/SiO_2$ grown on the wafers were used as gate insulators. The rf magnetron sputtered zinc tin oxide (ZTO) films were adopted as active layers. $N^+$ Si wafers were wet-oxidized to grow $SiO_2$. $Si_3N_4$ and $Al_2O_3$ films were deposited on the $SiO_2$ by plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) and atomic layer deposition (ALD), respectively. The mobility, $I_{on}/I_{off}$ and subthreshold swing (SS) were obtained from the transfer characteristics of TTFTs. The properties of gate insulators were analyzed by comparing the characteristics of TTFTs. The property variation of the ZTO TTFTs with time were observed.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2005.07a
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• pp.550-551
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• 2005

고밀도 유도결합 플라즈마 장치의 $O_2$ 방전에 대한 공간 평균 시뮬레이터를 제작하였다. 제작된 시뮬레이터는 $O_2$ 플라즈마 방전에서 발생되는 전자, 양이온, 음이온 및 중성종, 활성종들에 대해 공간 평균된 유체 방정식을 기반으로 하고 있으며, 고밀도 유도결합 플라즈마 장치에서 전자가열 모델은 anomalous skin effect 를 고려한 파워 흡수 모델을 적용하여 전자가 흡수하는 고주파 파워량을 결정하였다. 완성된 시뮬레이터에서 RF- 파워, gas-inlet, pumping-speed등의 조정 변수를 비롯한 여러 가지 장치 변수들의 변화에 대한 하전입자, 중성종, 활성종들의 밀도 변화 및 전자 온도 의존성을 계산하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2000.02a
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• pp.185-185
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• 2000

플라즈마 연구 및 응용에서 플라즈마를 구성하는 이온에 대한 정보를 얻는 것은 중요하다. 특히 플라즈마 진단, 박막 증착, 플라즈마 코팅, 플라즈마 이온주입 등과 같은 플라즈마 프로세싱에서 이온들의 종류 구성비율 및 분포는 매우 중요하다. 질량분석기는 대개 큰 규모로 복잡하고 값비싼 경향이 있다. 플라즈마 교란을 최소화하면서 충분한 질량분해능을 갖고 국소적으로 이온들을 분석할 수 있는 간단하고 작은 규모의 값싼 질량분석기가 필요하다. 본 연구에서는 플라즈마 내에 존재하는 이온을 분석하기 위하여 간단하고 작은 규모의 값싼 프라즈마 이온 질량분석기를 설계, 제작하였다. 이온 질량분석기는 ion extraction part, double focusing sector magnet, ion collector로 구성되어 있다. 플라즈마에 잠기는 ion extraction part의 외부 전극에 Al2O3를 코팅하여 플라즈마 교란을 최소화하였다. 이온들의 공간적 분포를 측정하기 쉽게 하기 위하여 ion extraction part를 이동하여도 질량여과기를 통과한 후에 접속되는 초점의 위치가 Faraday ion collector 에 고정되도록 ion optical system을 설계하였다. Extracting electrode에 의하여 가속된 이온들이 sector magnet에 들어갈 때 평행이 되게 하기 위하여 여러 개의 미세구조를 갖는 Mo grids를 사용하고 immersion lens를 넣어서 이온 광학 시스템을 구성하였다. extraction electrode와 sector magnet 사이에 보조 electrode를 하나 더 넣어서 extracting electrode와 보조 electrode 사이에 immersion lens를 만들었다. 질량여과기로는 permanent magnet sector와 time-varying electrical field를 결합하여 사용하였다. Extracting electrode에 1kV 정도의 전압을 인가하여 이온들을 가속시키고 sector magnet에 톱니파 형태의 전압을 인가하여 mass spectrum을 얻었다. 이온 질량분석기를 플라즈마 장치에 적용하여 질량분해능 등의 특성을 연구하였다. Hot cathode discharge와 inductively coupled RF discharge에서 발생된 질소 플라즈마를 구성하는 이온들의 종류와 그 구성비율을 연구하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.232-232
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• 2010

정보화 산업의 발달은 DRAM, flash memory 등을 포함한 기존의 반도체 메모리 소자를 대체할 수 있는 차세대 메모리 소자에 대한 개발을 요구하고 있다. 특히 magnetic random access memory (MRAM)는 SRAM과 대등한 고속화 그리고 DRAM 보다 높은 기록 밀도가 가능하고 낮은 동작 전압과 소비전력 때문에 대표적인 차세대 비휘발성 메모리로 주목받고 있다. 또한 MRAM소자의 고집적화를 위해서 우수한 프로파일을 갖고 재증착이 없는 나노미터 크기의 magnetic tunnel junction (MTJ) stack의 건식 식각에 대한 연구가 선행되어야 한다. 본 연구에서는 고밀도 반응성 이온 식각법(Inductively coupled plasma reactive ion etching; ICPRIE)을 이용하여 재증착이 없이 우수한 식각 profile을 갖는 CoFeB과 IrMn 박막을 형성하고자 하였다. Photoresist(PR) 및 Ti 박막의 두 가지 마스크를 이용하여 HBr/Ar, HBr/$O_2$/Ar 식각 가스들의 농도를 변화시키면서 CoFeB과 IrMn 박막의 식각 특성들이 조사되었다. 자성 박막과 동일한 조건에 대하여 hard mask로서 Ti가 식각되었다. 좋은 조건을 얻기 위해 HBr/Ar 식각 가스를 이용 식각할 때 pressure, bias voltage, rf power를 변화시켰고 식각조건에서 Ti 하드마스크에 대한 자성 박막들의 selectivity를 조사하고 식각 profile을 관찰하였다. 식각 속도를 구하기 위해 alpha step(Tencor P-1)이 사용되었고 또한 field emission scanning electron microscopy(FESEM)를 이용하여 식각 profile을 관찰함으로써 최적의 식각 가스와 식각 조건을 찾고자 하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.193-193
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• 2010

HIPIMS(High sputtering impulse magnetron sputtering)은 수십 ${\mu}s$의 짧은 pulse 동안 수kw의 매우 높은 파워를 인가할 수 있어 밀도 $10^{13}/cm^3$ 이상의 고밀도 플라즈마 방전이 가능하여 스퍼터된 타겟 이온들의 이온화율이 매우 높은 특징을 가진다. HIPIMS를 통해 증착한 박막의 경우 매우 치밀한 조직을 가지고 있어 기존 DC, Pulsed DC, RF 증착을 통한 박막에 비해 우수한 물성을 보여준다. 본 실험에서는 대면적의 고품위 Al:ZnO 박막을 증착하기위하여 HIPIMS 증착법을 사용하였다. 1000mm폭 타겟상에서 균일한 증착을 위하여 Balanced B-field, Unbalanced field를 각각 인가하여 실험하였다. 시뮬레이션을 통하여 타겟 중심부와 가장자리의 자기장을 결정하였으며, target edge에서의 증착율과 cathode erosion 방지를 위하여 원형 트랙형으로 보조 자석을 설치하였다. $Al_2O_3$(2wt%)가 첨가된 planar target을 사용하였고, power는 700 W~2 kW, 그리고 pulse 폭은 $50-150 {\mu}s$정도로 변화시켜 가면서 상온에서 증착하였다. 플라즈마 가스로는 Ar만을 사용하여 두께는 60-100 nm정도로 증착하였다. Plasma emission monitoring을 통해 측정한 결과 Balanced B-field 에 비해 Unbalanced B-field 조건 에서 스퍼터된 이온들의 균일도가 우수하였으며 증착된 박막의 균일도 또한 증가하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.223.2-223.2
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• 2013

비정질 실리콘은 태양전지, 트랜지스터, 이미지 센서 등 다양한 분야에서 응용되고 있으며 새로운 박막 소자 개발을 위한 소재로서 많은 연구가 진행되고 있다. 하지만 소자개발에 있어 공정상에서 발생하는 비정질 실리콘 박막의 높은 응력(stress)은 소자의 특성을 떨어뜨리는 문제점을 갖는다. 따라서 우수한 특성의 소자 개발을 위해서는 보다 낮은 응력을 갖는 비정질 실리콘 박막 증착 및 공정 조건에 따른 응력 조절이 필요하다. 저응력의 비정질 실리콘 박막 증착은 보다 낮은 반응온도에서 증착속도를 최소로 하여 성장되어야 하는데 이는 플라즈마기상증착(Plasma enhanced chemical vapor deposition, PECVD) 시스템에 의해 가능하다. 따라서 본 연구에서는 PECVD 시스템을 사용하여 비정질 실리콘 박막을 증착하였고 그 특성을 분석하였다. 이 때 증착 온도, rf 파워, 공정 압력은 실험결과로부터 얻어진 낮은 박막 증착속도 하에서 안정적으로 증착이 가능한 조건으로 일정하게 유지하여 실험하였다. 공정 가스는 SiH4/He/N2의 혼합가스를 사용하였고 응력 조절을 위해 SiH4/He 가스비를 일정한 비율로 변화하여 비정질 실리콘 박막을 증착하였다. 증착된 박막의 두께 및 표면 특성은 field emission scanning electron microscopy 및 atomic force microscopy를 이용하여 분석하였고, energy dispersive X-ray 분석을 통하여 정량 및 정성적 분석을 수행하였다. 그리고 stress measurement system을 이용하여 박막의 응력을 측정하였고 X-ray diffraction 측정 및 ellipsometry 측정으로부터 증착된 박막의 결정성, 굴절률 및 oiptical bandgap을 분석하였다.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.15 no.7
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• pp.458-464
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• 2005

In microelectronics packaging, the reliability of the metal/polymer interfaces is an important issue because the adhesion strength between dissimilar materials is often inherently poor. The modification of polymer surfaces by ion beam irradiation and rf plasma is commonly used to enhance the adhesion strength of the interface. T-peel strengths were measured using a Cu/polyimide system under varying $N_2^+$ ion beam irradiation conditions for pretreatment. The measured T-peel strength showed reversed camel back shape regarding the fixed metal-layer thickness, which was quite different from the results of the 90° peel test. The elementary analysis suggests that the variation of the T-peel strength is a combined outcome of the plastic bending work of the metal and polymer strips. The results indicate that the peel strength increases with $N_2^+$ ion beam irradiation energy at the fixed metal-layer thickness.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.15 no.1
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• pp.42-46
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• 2005

In microelectronics packaging, the reliability of the metal/polymer interfaces is an important issue because the adhesion strength between dissimilar materials is often inherently poor. The modification of polymer sufaces by ion beam irradiation and rf plasma are commonly used to enhance the adhesion strength of the interface. T-peel strengths were measured using a Cu/polyimide system under varying $Ar^+$ ion beam irradiation pretreatment conditions. The measured T-peel strength showed reversed camel back shape regarding the fixed metal-layer thickness, which was quite different from the results of the $90^{\circ}$ peel test. The elementary analysis suggests that the variation of the T-peel strength is a combined outcome of the plastic bending work of the metal and polymer strips. The results indicate that the peel strength increases with $Ar^+$ ion beam irradiation energy at the fixed metal-layer thickness.

• Journal of Surface Science and Engineering
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• v.52 no.4
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• pp.211-226
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• 2019

Optical thin films were deposited by using a reactive pulsed DC magnetron sputtering method with a high density plasma(HDP). In this study, the effect of sputtering process conditions on the microstructure and optical properties of $SiO_2$, $TiO_2$, $Nb_2O_5$ thin films was clarified. These thin films had flat and dense microstructure, stable stoichiometric composition at the optimal conditions of low working pressure, high pulsed DC power and RF power(HDP). Also, the refractive index of the $SiO_2$ thin films was almost constant, but the refractive indices of $TiO_2$ and $Nb_2O_5$ thin films were changed depending on the microstructure of these films. Antireflection films of $Air/SiO_2/Nb_2O_5/SiO_2/Nb_2O_5/SiO_2/Nb_2O_5/Glass$ structure designed by Macleod program were manufactured by our developed sputtering system. Transmittance and reflectance of the manufactured multilayer films showed outstanding value with the level of 95% and 0.3%, respectively, and also had excellent durability.