• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2001년도 추계산학기술 심포지엄 및 학술대회 발표논문집
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• pp.169-172
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• 2001

다층 MEMS구조의 기초기판쌍 소재로 쓰일 수 있는 Si∥SiO₂/Si₃N₄∥Si 기판쌍의 직접접합 가능성을 확인하기 위해서 2000Å-SiO₂와 500Å-Si₃N₄층을 가진 직경 10cm의 실리콘 기판을 각각 친수성 및 소수성 표면세척을 하고 청정분위기에서 경면끼리 가접을 실시하였다. 가접된 기판쌍을 통상의 박스형 전기로를 이용하여 400, 600, 800, 1000, 1200℃ 범위에서 2시간 동안 가열하여 접합을 완료하였다. 완성된 기판쌍을 적외선분석기를 이용하여 접합면적을 확인하였고, 면도칼 삽입법으로 접합계면에너지를 측정하였다. 실험온도 범위 내에서 Si∥SiO₂/Si₃N₄∥Si 기판쌍은 1000℃ 이상에서 접합계면에너지는 2,344mJ/㎡을 나타냈으며, 이는 기존의 Si/Si의 동종접합기판쌍과 동등한 수준의 접합강도로서 부가가치가 큰 새로운 조합의 기판쌍 제조가 가능하였다.

• 한국재료학회지
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• 제11권5호
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• pp.427-430
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• 2001

절연 특성이 기존의 SiO$_2$ 보다 우수한 500 두께의 SiN$_4$층을 두 단결정 실리콘사이의 절연막질로 채택하고 직접접합시켜 직경 10cm의 Si(100) /500 -Si$_3$N$_4$/Si (100) 기판쌍을 제조하였다. p-type (100) 실리콘기판을 친수성, 소수성을 갖도록 습식방법으로 세척한 두 그룹의 시편들을 준비하였다. 기판전면에 LPCVD로 500 $\AA$ 두께의 Si$_3$N$_4$∥Si(100) 기판을 성장시키고 실리론 기판과 고청정상태에서 가접시킨 후, 선형열원의 이동속도를 0.1mm/s로 고정시키고 선형 입열량을 400~1125w 범위에서 변화시키면서 직접접합을 실시하였다. 접합된 기판은 적외선 카메라로 계면 접합면적을 확인하고 razor blade creek opening 측정법으로 세정 방법에 따른 각 기판쌍 그들의 접합강도를 확인하였다. 접합강도가 측정된 기판쌍은 high resolution transmission electron microscopy (HRTEM )을 사용하여 수직단면 미세구조를 조사하였다. 입열량의 증가에 따라 두 그를 모두 접합율은 큰 유의차 없이 765% 정도로, 소수성 처리가 된 기판쌍의 접합강도는 1577mJ/$m^2$가지 선형적으로 증가하였으나, 친수성 처리가 된 기판쌍은 주어진 실험 범위에서 입열량의 증가에 따라 큰 변화 없이 2000mj/$m^2$이상의 접합 강도를 보였다 친수성 처리가 된 기판쌍의 수직단면 미세구조를 고분해능 투과전자현미경으로 각인한 결과 모든 시편의 실리콘과 Si$_3$N$_4$사이에 25 $\AA$ 정도의 SiO$_2$ 자연산화막이 존재하여 중간충 역할을 함으로서 기판접합강도를 향상시키는 것으로 판단되었다.

• 한국재료학회지
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• 제11권7호
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• pp.556-561
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• 2001

실리사이드반웅을 이용하여 니켈모노실리사이드의 양측계면에 단결정실리콘을 적층시켜 전도성이 우수하며 식각특성이 달라 MEMS용 기판으로 채용이 가능한 SOS (Silicon-on-Silicide) 기판을 제작하였다. 실리콘 기판 전면에 Ni를 열증착법으로$ 1000\AA$두께로 성막하고, 실리콘 기판 경면과 맞블여 후 $300~900^{\circ}C$온도범위에서 15시간동안 실리사이드 처리하여 니켈모노실리사이드가 접합매체로 되는 기판쌍들을 완성하였다. 완성된 기판쌍들은 IR (infrared) 카메라를 이용하여 비파괴적으로 접합상태를 확인하고. 주사전자현미경 (scaning electron microscope)과 투과전자현미경 (tranmission electron microscope)을 이용하여 수직단면 미세구조를 확인하였다. Ni 실리사이드의 상변화가 일어나는 온도를 제외하고는 Si NiSi ∥Si 기판쌍은 기판전면에 52%이상 완전접합이 진행되었음을 확인하였고 생성 실리사이드의 두께에 따라 나타나는 명암부에 비추어 기판쌍 중앙부에 두꺼운 니켈노실리아드가 형성되었다고 판단되었다. 완성된 Si NiSi ∥ Si 기판쌍을 SBM 수직단면에 의괘 확인한 결과 접합이 완성된 기판중심부의 접합계면은 $1000\AA$ 두께의 NiSi가 균일하게 형성되었으며 배율 30,000배의 해상도에서 계면간 분리부분없이 완전한 접합이 진행되었음을 확인하였다. 반면 기판쌍 에지 (edge)부분에는 실리사이드가 헝성되지 않은 비접합상태가 발견되었다. 수직단면루과전자현미경 결과물에 근거하여 접합된 중심부에서는 피접합되는 실리콘의 경면과 니켈이 성막된 실리콘 경면 상부계면에 10-20$\AA$의 비정질막이 발견되었으며, 산화막으로 추정되는 이 막이 접합률을 현저히 저하시키는 것을 확인하였다. 접합이 진행되지 않은 에지부는 이러한 산화막이 열처리 진행중 급격히 성장하여 피접합 실리콘층의 분리가 발생하였다. 따라서 Si NiSi ∥Si 기판쌍의 접합률을 향상시키기 위해서는 피접합 실리콘 계면과 Ni 상부층간의 비정질부를 적극적으로 제거하여야 함을 알 수 있었다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2001년도 추계 학술발표강연 및 논문개요집
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• pp.151-151
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• 2001

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2003년도 추계학술발표강연 및 논문개요집
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• pp.159-159
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• 2003

• 한국재료학회지
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• 제10권10호
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• pp.665-670
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• 2000

실온에서 직접 접합된 실리콘 기판의 접합강도를 향상기키기 위하여 기존의 고온 로내 열처리법을 대체할 수 있는 선형 열처리법을 개발하였다. 한 개의 열원과 타원형 반사경으로 구성된 선형 열처리법은 접합면의 간격이 열처리 온도의 증가와 더불어 감소하는 특성과 온도 증가와 더불어 접합면에 생성된는 기체상의 밀도가 증가하는 현상을 응용하여 접합면의 기체상을 밀도차이를 이용하여 기판 외부로 방출시키는 방법으로 Si$\mid$$\mid$Si 기판쌍 및 Si$\mid$$\mid$$SiO_2/Si$ 기판쌍의 직접 접합에 적용하여 보았다. IR camera와 HRTEM으로 직접 관찰한 접합면은 실온에서 접합면에 침투한 외부 불순물에 의한 비접합 영역을 제외하고는 자제 생성된 기체상에 의한 비접합 영역은 나타나지 않았고 매우 깨끗한 접합계면을 나타내었다. 접합된 기판쌍을 Crack opening법과 인장시험법을 적용하여 접합 강도를 측정하였다. 접합 강도는 열처리 온도의 증가와 더불어 점차로 증가하였고 두 측정방법 모두 동일한 경향성을 나타내었다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2002년도 춘계 학술발표강연 및 논문개요집
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• pp.121-121
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• 2002

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2000년도 추계학술발표강연 및 논문개요집
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• pp.97-97
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• 2000

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2000년도 추계학술발표회 초록집
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• pp.43-44
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• 2000

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제16권10호
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• pp.859-864
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• 2003

We prepared SOI(silicon-on-insulator) wafer pairs of Si II SiO$_2$/Si$_3$N$_4$ II Si using wafer direct bonding with an electric furnace annealing(EFA), a fast linear annealing(FLA), and a rapid thermal annealing(RTA), respectively, by varying the annealing temperatures at a given annealing process. We measured the bonding area and the bonding strength with processes. EFA and FLA showed almost identical bonding area and theoretical bonding strength at the elevated temperature. RTA was not bonded at all due to warpage, We report that FLA process was superior to other annealing processes in aspects of surface temperature, annealing time, and bonding strength.