• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제16권8호
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• pp.657-662
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• 2003

This paper presents a new fabrication method of selective SiGe epitaxial growth at 650 $^{\circ}C$ on (100) silicon wafer with oxide patterns by reduced pressure chemical vapor deposition. The new method is characterized by a cyclic process, which is composed of two parts: initially, selective SiGe epitaxy layer is grown on exposed bare silicon during a short incubation time by SiH$_4$/GeH$_4$/HCl/H$_2$system and followed etching step is achieved to remove the SiGe nuclei on oxide by HCl/H$_2$system without source gas flow. As a result, we noted that the addition of HCl serves not only to reduce the growth rate on bare Si, but also to suppress the nucleation on SiO$_2$. In addition, we confirmed that the incubation period is regenerated after etching step, so it is possible to grow thick SiGe epitaxial layer sustaining the selectivity. The effect of the addition of HCl and dopants incorporation was investigated.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.210-210
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• 2012

Ge 기판을 이용한 GaInP/GaAs/Ge 삼중접합 태양전지는 43.5%의 높은 광전효율을 기록하고 있으며, 이를 지상용 태양광 발전시스템에 이용하려는 연구가 진행 중이다[1]. 그러나, 이러한 다중접합 태양전지는 셀 제작 비용에 있어 Ge기판의 가격이 차지하는 비중이 높고 대면적 기판을 이용하기 힘든 단점이 있다. 한편, 무게, 기계적 강도와 열전도도 측면에서 Si 기판은 Ge 기판에 비해 장점이 있다. 아울러, 상대적으로 낮은 가격의 대면적 기판을 사용할 수 있기 때문에 Si 기판으로 Ge 기판을 대체할 경우 다중접합 태양전지의 높은 제작 비용을 낮추는 효과도 기대할 수 있다. Si 기판의 장점을 취하며 고효율 태양전지를 제작하기 위해, 이번 실험에서 우리는 Ge 에피층이 성장된 Si 기판 위에 GaAs 태양전지를 제작하였다. GaAs, GaInP와 비슷한 격자상수를 갖고 있는 Ge과 달리, Si은 이들 물질(GaAs, GaInP)과 4%의 격자상수 차이를 갖고 있으며 이로 인해 성장과정에서 관통전위가 발생하게 된다. 이러한 관통전위는 소자의 개방전압을 감소시키는 원인으로 작용한다. 실제로 Si 기판 위에 제작된 GaAs/Ge 이중접합 태양전지에서 관통전위 밀도에 따른 개방전압 감소를 확인할 수 있었다. 관통전위로 인한 영향 이외에, Si 기판위에 제작된 태양전지에서는Ge 기판 위에 제작된 태양전지에 비하여 낮은 fill factor가 관찰되었다. 이것은 Si 기판 위에 제작된 GaAs/Ge 이중접합 태양전지가 높은 직렬저항을 가지고 있기 때문이다. 따라서 이번 실험에서는 Si 기판 위에 제작한 GeAs/Ge 이중접합 태양전지의 직렬저항의 원인을 전산모사와 실험을 통하여 규명하였다. TCAD (APSYS-2010)를 이용한 전산모사 결과, Si 기판의 낮은 불순물 농도 ($1{\times}10^{15}/cm^3$)에 따른 직렬저항의 원인으로 파악되었으며, 전류-전압 특성을 측정하여 실험적으로 이를 확인하였다. 이러한 직렬저항 성분을 줄이기 위하여 Si 기판의 p형 불순물 농도가 전류 전압 특성 곡선에 미치는 영향을 전산모사를 통하여 알아보았으며, Si 기판의 불순물 농도가 $1{\times}10^{17}/cm^3$ 이상으로 증가할 경우, 직렬저항 성분이 크게 감소 하는 것을 전산모사 결과로 예상할 수 있었다.

• 반도체디스플레이기술학회지
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• 제19권2호
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• pp.45-50
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• 2020

We investigated the Si_1-xGe_x surface properties when dry cleaning the films using NF₃ / H₂O remote plasma. After the dry cleaning process, it was found that about 80-250 nm wide bumps were formed on the SiGe surface regardless of Ge concentration in the rage of x = 0.1 ~ 0.3. In addition, effects of the dry cleaning processing parameters such as pressure, substrate temperature, and H₂O flow rates were examined. It was found that the surface bump is significantly dependent on the flow rate of H₂O. Based on these observations, we would like to provide additional guidelines for implementing the dry cleaning process to SiGe materials.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2002년도 추계학술대회 논문집 Vol.15
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• pp.182-185
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• 2002

자기정렬구조의 실리콘-게르마늄 이종접합 트랜지스터에서 $f_{max}$를 높이기 위한 방안으로 베이스의 저항 값을 감소시키고자 외부 베이스에 실리콘 및 실리콘-게르마늄 박막을 저온에서 선택적으로 성장할 수 있는 방법을 연구하였다. RPCVD를 이용하여 $SiH_{2}Cl_{2}$과 $GeH_{4}$를 소스 가스로 하고 HCI을 첨가하여 선택성을 향상시킴으로써 $675\sim725^{\circ}C$의 저온에서도 실리콘 및 실리콘-게르마늄의 선택적 에피성장이 가능하였다. 고온 공정에 주로 이용되는 $SiH_{2}Cl_{2}$를 이용한 실리콘 증착은 $675^{\circ}C$에서 열분해가 잘 이루어지지 않고 HCl의 첨가에 의한 식각반응이 동시에 진행되어 실리콘 기판에서도 증착이 진행되지 않으나 $700^{\circ}C$ 이상에서는 HCI을 첨가한 경우에 한해서 선택성이 유지되면서 실리콘의 성장이 이루어졌다, 반면 실리콘-게르마늄막은 실리콘에 비해 열분해 온도가 낮고 GeO를 형성하여 잠입시간을 지연하는 효과가 있는 게르마늄의 특성으로 인해 선택성이나 증착속도 모두에서 유리하였으나 실리사이드 공정시에 표면으로 게르마늄이 석출되는 현상 등의 저항성분이 크게 작용하여 실리콘-게르마늄막 만으로는 외부 베이스에의 적용은 적절하지 않았다. 그러나 실리콘막을 실리콘-게르마늄막 위에 Cap 층으로 증착하거나 실리콘막 만으로 외부 베이스에 선택적으로 증착하여 베이스의 저항을 70% 가량 감소시킬 수 있었다.

• Journal of Korean Vacuum Science & Technology
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• 제6권2호
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• pp.84-87
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• 2002

The Si$_{1-x}$ Gex/Si surface alloy (x = 0.3, 0.4 and 0.5), which are prepared by solid source MBE and have the SiGe epilayer thickness of 50$\AA$, are annealed with different parameters. The surface structure analyses of the heterostructure samples are made on a triple-axis X-ray diffractometer in grazing incidence X-ray diffraction (GIXRD) geometry. It has been found that with different annealing time (1.5h, 18h, 64h) and annealing temperature (550 $^{\circ}C$, 750 $^{\circ}C$), the SiGe epilayer experienced different strain relaxation process, which was deduced from the GIXRD measurements of the in-plane (220) diffraction peak of Si(001) substrate and the relevant (220) surface diffraction of SiGe epilayer. The results show that the stress relieving and the lateral strain relaxation in the SiGe/Si heterostructure can be promoted by correct annealing, which is very helpful for the preparation of SiGe/Si strained superlattice with fine strain crystallization..

• ETRI Journal
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• 제15권3_4호
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• pp.61-69
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• 1994

A new analytical model for the base current of Si/SiGe/Si heterojunction bipolar transistors(HBTs) has been developed. This model includes the hole injection current from the base to the emitter, and the recombination components in the space charge region(SCR) and the neutral base. Distinctly different from other models, this model includes the following effects on each base current component by using the boundary condition of the excess minority carrier concentration at SCR boundaries: the first is the effect of the parasitic potential barrier which is formed at the Si/SiGe collector-base heterojunction due to the dopant outdiffusion from the SiGe base to the adjacent Si collector, and the second is the Ge composition grading effect. The effectiveness of this model is confirmed by comparing the calculated result with the measured plot of the base current vs. the collector-base bias voltage for the ungraded HBT. The decreasing base current with the increasing the collector-base reverse bias voltage is successfully explained by this model without assuming the short-lifetime region close to the SiGe/Si collector-base junction, where a complete absence of dislocations is confirmed by transmission electron microscopy (TEM)[1].The recombination component in the neutral base region is shown to dominate other components even for HBTs with a thin base, due to the increased carrier storage in the vicinity of the parasitic potential barrier at collector-base heterojunction.

• 한국광학회지
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• 제13권3호
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• pp.215-222
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• 2002

광기록매체용 Ge-Sb-Te다층박막 성장과정을 in-situ 타원계를 사용하여 실시간으로 모니터하여 각 층의 두께를 제어하고 성장된 Ge-Sb-Te 다층박막을 ex-site 분광타원법으로 확인하였다. 보호층인 ZnS-SiO$_2$와 기록층인 Ge$_2$Sb$_2$Te$_{5}$을 단결정실리콘 기층 위에 스퍼터링 방법으로 각각 성장시키면서 구한 타원상수 성장곡선을 분석하여 성장에 따르는 보호층의 균일성 및 기록 층의 밀도변화를 파악하고 이를 기초로 하여 Ge-Sb-Te광기록 다층박막의 두께를 정밀하게 제어하였다. Ge$_2$Sb$_2$Te$_{5}$ 단층박막 시료의 복소굴절율은 eX-Situ 분광타원분석을 통하여 구하였다. 제작된 다층구조는 설정된 다층구조인 ZnS-SiO$_2$(1400$\AA$)$\mid$ GST(200 $\AA$)$\mid$ZnS-SiO$_2$(200$\AA$)와 각 층의 두께 및 전체 두께에서 1.5% 이내에서 일치하는 정확도를 보여주었다.주었다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제33권12호
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• pp.4079-4083
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• 2012

The mechanism of the cycloaddition reaction between singlet state dichlorosilylene germylidene ($Cl_2Si=Ge:$) and acetone has been investigated with B3LYP/6-$31G^*$ and B3LYP/6-$31G^{**}$ method, from the potential energy profile, we predict that the reaction has one dominant reaction pathway. The presented rule of the reaction is that the two reactants firstly form a Si-heterocyclic four-membered ring germylene through the [2+2] cycloaddition reaction. Because of the 4p unoccupied orbital of Ge atom in the Si-heterocyclic four-membered ring germylene and the ${\pi}$ orbital of acetone forming a ${\pi}{\rightarrow}p$ donor-acceptor bond, the Si-heterocyclic four-membered ring germylene further combines with acetone to form an intermediate. Because the Ge atom in the intermediate hybridizes to an $sp^3$ hybrid orbital after the transition state, then, the intermediate isomerizes to spiro-heterocyclic ring compound involving Si and Ge (P4) via a transition state.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2007년도 하계학술대회 논문집 Vol.8
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• pp.187-187
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• 2007

This paper presents the electrical properties of SiGe HBTs designed with bottom collector and single metal layer structure for RF power amplifier. Base layer was formed with graded-SiGe/Si structures and the collector place to the bottom of the device. Bottom collector and single metal layer structures could significantly simplify the fabrication process. We studied about the influence of SiGe base thickness, number of emitter fingers and temperature dependence (< $200^{\circ}C$) on electrical properties. The feasible application in 1~2GHz frequency from measured data $BV_{CEO}$ ~10V, $f_r$~14 GHz, ${\beta\simeq}110$, NF~1 dB using packaged SiGe HBTs. We will discuss the temperature dependent current flow through the e-b, b-c junctions to understand stability and performance of the device.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제18권4호
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• pp.285-296
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• 2005

Reduced pressure chemical vapor deposition technology has been used to study SiGe heterostructure epitaxy and device issues, including SiGe relaxed buffers, proper control of Ge component and crystalline defects, two dimensional delta doping, and their influence on electrical properties of devices. From experiments, 2D profiles of B and P presented FWHM of 5 nm and 20 nm, respectively, and doses in 5×10/sup 11/ ∼ 3×10/sup 14/ ㎝/sup -2/ range. The results could be employed to fabricate SiGe/Si heterostructure field effect transistors with both Schottky contact and MOS structure for gate electrodes. I-V characteristics of 2D P-doped HFETs revealed normal behavior except the detrimental effect of crystalline defects created at SiGe/Si interfaces due to stress relaxation. On the contrary, sharp B-doping technology resulted in significant improvement in DC performance by 20-30 ％ in transconductance and short channel effect of SiGe HMOS. High peak concentration and mobility in 2D-doped SiGe heterostructures accompanied by remarkable improvements of electrical property illustrate feasible use for nano-sale FETs and integrated circuits for radio frequency wireless communication in particular.