• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.262-262
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• 2016

최근 고해상도 디스플레이가 주목받으면서 기존 비정질 실리콘(a-Si)을 대체할 수 있는 재료에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. a-Si의 경우 간단한 공정 과정, 적은 생산비용, 대면적화가 가능하다는 장점이 있지만 전자 이동도가 매우 낮은 단점이 있다. 반면, 산화물 반도체는 비정질 상태에서 전자 이동도가 높으며 큰 밴드갭을 가지고 있어 투명한 특성을 나타낼 뿐만 아니라, 저온공정이 가능하여 기판의 제한이 없는 장점을 가지고 있다. 대표적으로 가장 널리 연구되고 있는 산화물 반도체는 a-IGZO(amorphous indium-gallium-zinc oxide)이다. 그러나 InZnO(IZO) 기반의 산화물 반도체에서 carrier suppressor 역할을 하는 Ga(gallium)은 수요에 대한 공급이 원활하지 못하여 비싸다는 단점이 있다. 그러므로 경제적이면서 a-IGZO와 유사한 전기적 특성을 나타낼 수 있는 suppressor 물질이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 IZO 기반의 산화물 반도체에서 Ga을 Hf(hafnium), Zr(zirconium), Si(silicon)으로 대체하여 용액증착(solution-deposition) 공정으로 각각의 채널층을 형성한 back-gate type의 박막 트랜지스터(thin-film transistor, TFT) 소자를 제작하였다. 용액증착 공정은 물질의 비율을 자유롭게 조절할 수 있고, 대기압의 조건에서도 공정이 가능하기 때문에 짧은 공정시간과 저비용의 장점이 있다. 제작된 소자는 p-type Si 위에 게이트 절연막으로 100 nm의 열산화막이 성장된 기판을 사용하였다. 표준 RCA 클리닝 후에 각 solution 물질을 spin coating 방식으로 증착하였다. 이후, photolithography, develop, wet etching의 과정을 거쳐 채널층 패턴을 형성하였다. 또한, 산화물 반도체의 전기적 특성을 향상시키기 위해서 후속 열처리 과정(post deposition annealing, PDA)은 필수적이다. CTA 방식은 높은 열처리 온도와 긴 열처리 시간의 단점이 있다. 따라서, 본 연구에서는 $100^{\circ}C$ 이하의 낮은 온도와 짧은 열처리 시간의 장점을 가지는 MWI (microwave irradiation)를 후속 열처리로 진행하였다. 그 결과, 각 물질로 구현된 소자들은 기존 a-IGZO와 비교하여 적은 양의 carrier suppressor로도 우수한 전기적 특성 및 안정성을 얻을 수 있었다. 따라서, Si, Hf, Zr 기반의 산화물 반도체는 기존의 Ga을 대체하여 저비용으로 디스플레이를 구현할 수 있는 IZO 기반 재료로 기대된다.

• 한국결정성장학회지
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• 제23권4호
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• pp.161-166
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• 2013

실리콘 기판 위에 GaN를 성장하기 위해서 AlN 완충층을 사용해 왔다. 그러나 AlN은 아직까지 high doping이 쉽지 않기 때문에, 이로 인해 AlN를 전자소자나 광소자 제작을 위한 완충층으로 이용하는 경우 직렬 저항의 증가라는 문제가 발생할 수 있다. 본 연구에서는 이러한 문제점을 개선하기 위해 AlN 완충층 대신에 금속 완충층을 사용하여 실리콘 기판 위에 GaN 박막 성장실험을 수행하였다. Al, Ti, Cr 그리고 Au 등을 금속 완충층으로 사용하여 실리콘 기판 위에 GaN 층을 성장하였다. 성장된 GaN 박막의 표면 특성을 분석하기 위해 광학현미경과 SEM을 사용하였고, 결정성과 광학적 특성을 평가하기 위하여 PL과 XRD 분석을 실시하였으며 AlN 완충층을 사용한 경우와 금속 완충층을 사용한 경우의 저항 차이를 확인하기 위하여 전류-전압 특성을 측정하였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제3권2호
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• pp.471-475
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• 1999

$N{_2}O$ 게이트 산화막을 사용한 nMOSFET가 금속 플라즈마 식각 피해에 대한 면역도가 동일한 두께의 순수한 산화막을 갖는 nMOSFET보다 향상됨을 보여준다. Area Antenna Ratio(AAR)를 증가시킴에 따라 $N{_2}O$ 산화막을 갖는 nMOSFET는 좁은 초기 분포 특성과 정전계 스트레스하에서 더 작은 열화특성을 보이는 데 이는 Si기판과 산화막 계면에서의 질소기의 영향으로 설명되어진다. 또한 $N{_2}O$ 게이트 산화막을 사용하면 순수한 게이트 산화막을 사용할 때 보다 금속 Area Antenna Ratio(AAR)과 Perimeter Area ratio(PAR) 의 최대 허용 크기를 더 증가할 수 있다. 이러한 $N{_2}O$ 게이트 산화막을 갖는 NMOSFET의 개선은 Si기판과 $N{_2}O$ 산화막 계면에 있는 질소기에 의한 계면 강도의 영향 때문으로 판단된다.

• 한국진공학회지
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• 제7권4호
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• pp.397-402
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• 1998

헬리콘 플라즈마 장치에서 주 입력 전력, 공정 압력을 변수로 산화막 식각 특성을 조사하였다. 산화막 식각 특성은 주 입력 전력이 높을수록, 그리고 공정 압력이 낮을수록 좋 아졌다. $C_4F_8$ 플라즈마에서 주 입력 전력이 300W에서 2000W로 증가함에 따라 실리콘에 대 한 선택비는 2.9에서 25.33로 증가하였으며, 공정압력이 10mTorr에서 1.5mTorr로 감소함에 따라 2.3에서 16.21로 증가하였다. 4극 질량 분석기를 사용하여 플라즈마 내의 라디칼 종 및 이온 종의 상대적 변화 추이를 살펴본 결과, 공정 압력이 낮아지고 입력 전력이 높아질수록 이온 종의 밀도가 라디칼 종의 밀도에 비하여 상대적으로 높아지면서 고선택비 식각이 얻어 지는 것으로 밝혀졌다.

• 한국반도체및디스플레이장비학회:학술대회논문집
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• 한국반도체및디스플레이장비학회 2005년도 춘계 학술대회
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• pp.139-145
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• 2005

In the study, in order to deposit TaN thin film using diffusion barrier and bottom electrode we made the Plasma Assisted ALD equipment and confirmed the electrical characteristic of TaN thin films deposited PAALD method, PAALD equipment depositing TaN thin film using PEMAT(pentakis(ethylmethlyamlno) tantalum) Precursor and $NH_3$ reaction gas is aware that TaN thin film deposited of high density and amorphous phase with XRD measurement The degree of diffusion and react ion taking place in Cu/TaN(deposited using 150 W PAALD)/$SiO_2$/Si systems with increasing annealing temperature was estimated from MOS capacitor property and the $SiO_2(600\;\AA)$/Si system surface analysis by C-V measurement and secondary ion material spectrometer(SIMS) after Cu/TaN/$SiO_2(400\;\AA)$ system etching. TaN thin film deposited PAALD method diffusion barrier have a good diffusion barrier property up to $500^{\circ}C$.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제12권2호
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• pp.129-134
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• 2005

SiP의 3D패키지에 있어서 구리도금은 매우 중요한 역할을 한다 이러한 구리 도금의 조건을 알아보기 위하여 조건이 다른 전해질에서 전기화학적 I-V특성을 분석하였다. 첨가제로 억제제와 촉진제의 특성을 분석하였다. 3D 패키지에 있어서 직경 50, 75, $100{\mu}m$의 via를 사용하였다. Via의 높이는 $100{\mu}m$로 동일하였다. Via의 내부는 확산방지층으로 Ta을 전도성 씨앗층으로 Cu를 magnetron 스퍼터링 방법으로 도포하였다. 직류, 펄스, 펄스-역펄스 등 전류의 파형을 변화시키면서 구리 도금을 하였다. 직류만 사용하였을 경우에는 결함 없이 via가 채워지지 않았으며 펄스도금을 한 경우 구리 충진이 개선을 되었으나 결함이 발생하였다. 펄스-역펄스를 사용한 경우 결함 없는 구리 충진층을 얻을 수 있었다.

• 반도체디스플레이기술학회지
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• 제4권2호
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• pp.39-43
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• 2005

In the study, in order to deposit TaN thin film for diffusion barrier and bottom electrode we made the Plasma Assisted ALD equipment and confirmed the electrical characteristics of TaN thin films grown PAALD method. Plasma Assisted ALD equipment depositing TaN thin film using PEMAT(pentakis(ethylmethlyamino) tantalum) precursor and NH3 reaction gas is shown that TaN thin film deposited high density and amorphous phase with XRD measurement. The degree of diffusion and reaction taking place in Cu/TaN (deposited using 150W PAALD)/$SiO_{2}$/Si systems with increasing annealing temperature was estimated for MOS capacitor property and the $SiO_{2}$, (600${\AA}$)/Si system surface analysis by C-V measurement and secondary ion material spectrometer (SIMS) after Cu/TaN/$SiO_{2}$ (400 ${\AA}$) layer etching. TaN thin film deposited PAALD method diffusion barrier have a good diffusion barrier property up to 500$^{\circ}C$.

• 대한금속재료학회지
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• 제49권5호
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• pp.388-394
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• 2011

High speed copper filling into TSV (through-silicon-via) for three dimensional stacking of Si chips was investigated. For this study, a tapered via was prepared on a Si wafer by the DRIE (deep reactive ion etching) process. The via had a diameter of 37${\mu}m$ at the via opening, and 32${\mu}m$ at the via bottom, respectively and a depth of 70${\mu}m$. $SiO_2$, Ti, and Au layers were coated as functional layers on the via wall. In order to increase the filling ratio of Cu into the via, a PPR (periodic pulse reverse) wave current was applied to the Si chip during electroplating, and a PR (pulse reverse) wave current was applied for comparison. After Cu filling, the cross sections of the vias was observed by FE-SEM (field emission scanning electron microscopy). The experimental results show that the tapered via was filled to 100% at -5.85 mA/$cm^2$ for 60 min of plating by PPR wave current. The filling ratio into the tapered via by the PPR current was 2.5 times higher than that of a straight via by PR current. The tapered via by the PPR electroplating process was confirmed to be effective to fill the TSV in a short time.

• 한국재료학회지
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• 제8권10호
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• pp.890-897
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• 1998

n-InP(001)기판과 PECVD법으로 ${Si}_3N_4$(200nm)막이 성장된 InP 기판사이의 direct wafer bonding을 분석하였다. 두 기판을 접촉시켰을 때 이들 사이의 결합력에 크게 영향을 주는 표면 상태를 접촉각 측정과 AFM을 통해서 분석하였다. InP 기판은 $50{\%}$ 불산용액으로 에칭하였을 때 접촉각이 $5^{\circ}$, RMS roughness는 $1.54{\AA}$이었다. ${Si}_3N_4$는 암모니아수 용액으로 에칭하였을 때 RMS roughness가 $3.11{\AA}$이었다. Inp 기판과 ${Si}_3N_4$/InP를 각각 $50{\%}$ 불산 용액과 암모니아수 용액에 에칭한 후 접촉시켰을 때 상당한 크기의 초기 겹합력을 관찰할 수 있었다. 기계적으로 결합된 시편을 $580^{\circ}C$-$680^{\circ}C$, 1시간동안 수소 분위기와 질소분우기에서 열처리하였다. SAT(Scanning Acoustic Tomography)측정으로 두 기판 사이의 결합여부를 확인하였다. shear force로 측정한 InP 기판과 ${Si}_3N_4$/InP사이의 결합력은 ${Si}_3N_4$/InP 계면의 결합력만큼 증가되었다. TEM과 AES를 이용해서 di-rect water bonding 계면과 PECVD계면을 분석하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.148-148
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• 2011

Recently, there have been many research activities to develop the large-area plasma source, which is able to generate the high-density plasma with relatively good uniformity, for the plasma processing in the thin-film solar cell and display panel industries. The large-area CCP sources have been applied to the PECVD process as well as the etching. Especially, the PECVD processes for the depositions of various films such as a-Si:H, ${\mu}c$-Si:H, Si3N4, and SiO2 take a significant portion of processes. In order to achieve higher deposition rate (DR), good uniformity in large-area reactor, and good film quality (low defect density, high film strength, etc.), the application of VHF (>40 MHz) CCP is indispensible. However, the electromagnetic wave effect in the VHF CCP becomes an issue to resolve for the achievement of good uniformity of plasma and film. Here, we propose a new electrode as part of a method to resolve the standing wave effect in the large-area VHF CCP. The electrode is split up a series of strip-type electrodes and the strip-type electrodes and the ground ones are arranged by turns. The standing wave effect in the longitudinal direction of the strip-type electrode is reduced by using the multi-feeding method of VHF power and the uniformity in the transverse direction of the electrodes is achieved by controlling the gas flow and the gap length between the powered electrodes and the substrate. Also, we provide the process results for the growths of the a-Si:H and the ${\mu}c$-Si:H films. The high DR (2.4 nm/s for a-Si:H film and 1.5 nm/s for the ${\mu}c$-Si:H film), the controllable crystallinity (~70%) for the ${\mu}c$-Si:H film, and the relatively good uniformity (1% for a-Si:H film and 7% for the ${\mu}c$-Si:H film) can be obtained at the high frequency of 40 MHz in the large-area discharge (280 mm${\times}$540 mm). Finally, we will discuss the issues in expanding the multi-electrode to the 8G class large-area plasma processing (2.2 m${\times}$2.4 m) and in improving the process efficiency.