• 한국전자파학회논문지
• /
• 제26권9호
• /
• pp.837-840
• /
• 2015

그래핀은 한 원자 두께의 탄소재료로서 전자가 매우 빠른 속도로 이 층을 통과할 수 있기 때문에, 트랜지스터를 비롯한 다양한 디바이스 응용을 위한 연구가 수행되어 왔다. 높은 전자이동도 특성으로 인해 높은 주파수 대역이나 고속 스위치 등의 시스템 응용에 적합하다. 본 연구에서는 양산에 적합한 RT-CVD(Rapid Thermal Chemical Vapor Deposition) 공정을 이용하여 실리콘 기판 상에 그래핀 층을 형성하고, 다양한 공정조건 최적화를 통해 $7,800cm^2/Vs$의 전자이동도를 추출하였다. 이는 실리콘 기판의 7배 이상 되는 값이고, GaAs 기판보다도 높은 수치이다. 밴드갭이 존재하지 않는 그래핀 기반 트랜지스터 모델링을 위해 pMOS와 nMOS의 모델을 융합하여 적용하였고, 실험을 통해 추출된 전자이동도 값을 적용하였다. 추출된 모델을 이용하여 트랜지스터의 핵심 파라미터 중의 하나인 게이트의 길이와 폭 등에 따른 전기적 특성을 고찰하였다.

• 한국전기전자재료학회논문지
• /
• 제29권7호
• /
• pp.394-399
• /
• 2016

The silicon dioxide ($SiO_2$) was deposited using various gas as oxygen and nitrous oxide ($N_2O$) in nowadays. In order to improve electrical characteristics and the interface state density ($D_{it}$) in low temperature, It was deposited with carbon dioxide ($CO_2$) and silane ($SiH_4$) gas by inductively coupled plasma chemical vapor deposition (ICP-CVD). Each $D_{it}$ of $SiO_2$ using $CO_2$ and $N_2O$ gas was $1.30{\times}10^{10}cm^{-2}{\cdot}eV^{-1}$ and $3.31{\times}10^{10}cm^{-2}{\cdot}eV^{-1}$. It showed $SiO_2$ using $CO_2$ gas was about 2.55 times better than $N_2O$ gas. After 10 years when the thin film was applied to metal/insulator/semiconductor(MIS)-nonvolatile memory(NVM), MIS NVM using $SiO_2$($CO_2$) on tunneling layer had window memory of 2.16 V with 60% retention at bias voltage from +16 V to -19 V. However, MIS NVM applied $SiO_2$($N_2O$) to tunneling layer had 2.48 V with 61% retention at bias voltage from +20 V to -24 V. The results show $SiO_2$ using $CO_2$ decrease the $D_{it}$ and it improves the operating voltage.

• 한국재료학회지
• /
• 제26권11호
• /
• pp.656-661
• /
• 2016

4H- and 6H-SiC grown by physical vapor transport method were investigated by transmission electron microscopy (TEM). From the TEM diffraction patterns observed along the [11-20] zone axis, 4H- and 6H-SiC were identified due to their additional diffraction spots, indicating atomic stacking sequences. However, identification was not possible in the [10-10] zone axis due to the absence of additional diffraction spots. Basal plane dislocations (BPDs) were investigated in the TEM specimen prepared along the [10-10] zone axis using the two-beam technique. BPDs were two Shockley partial dislocations with a stacking fault (SF) between them. Shockley partial BPDs arrayed along the [0001] growth direction were observed in the investigated 4H-SiC. This arrayed configuration of Shockley partial BPDs cannot be recognized from the plan view TEM with the [0001] zone axis. The evaluated distances between the two Shockley partial dislocations for the investigated samples were similar to the equilibrium distance, with values of several hundreds of nanometers or even values as large as over a few micrometers.

• 한국재료학회지
• /
• 제8권11호
• /
• pp.1067-1073
• /
• 1998

CO와 $H_2$의 탄소원을 사용한 마이크로파 플라즈마 화학기상증착 방법으로 SOD 구조에 적용될 양질의 다이아몬드 박막을 형성하였고, SOD 구조를 형성하기 위해 diamond/Si(100) 구조 위에 poly-Si 박막을 저압화학기상 증착법으로 제작하였다. CO/$H_2$탄소원의 유량비 증가에 따라 다이아몬드의 결정은 octahedron 구조에서 cubo-octahedron 구조로 바뀌었으며, 결정면은 {111}과 {100}으로 혼합되어 형성되었다. 비정질 carbon과 non-diamond성분이 없는 양질의 다이아몬드 박막은 CO/$H_2$의 유량비가 0.18일 때 형성되었으며, 주 결정상은 (111) 면이었다. diamond/Si(100) 계면은 void가 없는 평활한 계면을 이루었으며, 다이아몬드 박막의 유전상수, 누설전류와 비저항은 각각 $5.31\times10^{-9}A/cm^2$ 그리고 $9\times{10^7}{\Omega}cm$이었다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
• /
• 한국표면공학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
• /
• pp.250-251
• /
• 2009

For the fabrication of a multilevel resist (MLR) based on a very thin amorphous carbon (a-C) layer an $Si_{3}N_{4}$ hard-mask layer, the selective etching of the $Si_{3}N_{4}$ layer using physical-vapor-deposited (PVD) a-C mask was investigated in a dual-frequency superimposed capacitively coupled plasma etcher by varying the following process parameters in $CH_{2}F_{2}/H_{2}/Ar$ plasmas : HF/LF powr ratio ($P_{HF}/P_{LF}$), and $CH_{2}F_{2}$ and $H_2$ flow rates. It was found that infinitely high etch selectivities of the $Si_{3}N_{4}$ layers to the PVD a-C on both the blanket and patterned wafers could be obtained for certain gas flow conditions. The $H_2$ and $CH_{2}F_{2}$ flow ratio was found to play a critical role in determining the process window for infinite $Si_{3}N_{4}$/PVDa-C etch selectivity, due to the change in the degree of polymerization. Etching of ArF PR/BARC/$SiO_x$/PVDa-C/$Si_{3}N_{4}$ MLR structure supported the possibility of using a very thin PVD a-C layer as an etch-mask layer for the $Si_{3}N_{4}$ layer.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
• /
• 한국표면공학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
• /
• pp.167-169
• /
• 2009

We have carried out quantitative structure and property analysis of the nanoporous structures of low dielectric constant (low-k) carbon-doped silicon oxide (SiCOH) films, which were deposited with plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) using vinyltrimethylsilane (VTMS), divinyldimethylsilane (DVDMS), and tetravinylsilane (TVS) as precursor and oxygen as an oxidant gas. We found that the SiCOH film using VTMS only showed well defined spherical nanopores within the film after thermal annealing at $450^{\circ}C$ for 4 h. The average pore radius of the generated nanopores within VTMS SiCOH film was 1.21 nm with narrow size distribution of 0.2. It was noted that thermally labile $C_{x}H_{y}$ phase and Si-$CH_3$ was removed to make nanopore within the film by thermal annealing. Consequently, this induced that decrease of average electron density from 387 to $321\;nm^{-3}$ with increasing annealing temperature up to $450^{\circ}C$ and taking a longer annealing time up to 4 h. However, the other SiCOH films showed featureless scattering profiles irrespective of annealing conditions and the decreases of electron density were smaller than VTMS SiCOH film. Because, with more vinyl groups are introduced in original precursor molecule, films contain more organic phase with less volatile characteristic due to the crosslinking of vinyl groups. Collectively, the presenting findings show that the organosilane containing vinyl group was quite effective to deposit SiCOH/$C_{x}H_{y}$ dual phase films, and post annealing has an important role on generation of pores with the SiCOH film.

• 한국분말재료학회지
• /
• 제21권6호
• /
• pp.434-440
• /
• 2014

Silicon carbide(SiC) layer is particularly important tri-isotropic (TRISO) coating layers because it acts as a miniature pressure vessel and a diffusion barrier to gaseous and metallic fission products in the TRISO coated particle. The high temperature deposition of SiC layer normally performed at $1500-1650^{\circ}C$ has a negative effect on the property of IPyC layer by increasing its anisotropy. To investigate the feasibility of lower temperature SiC deposition, the influence of deposition temperature on the property of SiC layer are examined in this study. While the SiC layer coated at $1500^{\circ}C$ obtains nearly stoichiometric composition, the composition of the SiC layer coated at $1300-1400^{\circ}C$ shows discrepancy from stoichiometric ratio(1:1). $3-7{\mu}m$ grain size of SiC layer coated at $1500^{\circ}C$ is decreased to sub-micrometer (< $1{\mu}m$) $-2{\mu}m$ grain size when coated at $1400^{\circ}C$, and further decreased to nano grain size when coated at $1300-1350^{\circ}C$. Moreover, the high density of SiC layer (${\geq}3.19g/cm^3$) which is easily obtained at $1500^{\circ}C$ coating is difficult to achieve at lower temperature owing to nano size pores. the density is remarkably decreased with decreasing SiC deposition temperature.

• 한국진공학회지
• /
• 제9권4호
• /
• pp.373-378
• /
• 2000

실리콘 기판 위에서 $TiO_2$와 $Bi_2O_3$의 박막 성장은 반응속도론 측면에서 커다란 차이를 보였지만, $Bi_4Ti_3O_{12}$(BIT) 박막의 성장은 주로 $TiO_2$ 성장 거동에 의해 지배를 받았다. 그 결과 BIT 박막은 bismuth가 부족한 조성을 가지게 되었다. 박막 내에 부족한 bismuth의 양을 보충해줌으로써 이러한 문제점을 해결하고자 펄스 주입 유기 금속 화학 기상 증착(MOCVD) 방법을 사용하였다. 이러한 펄스 주입법에 의해 bismuth의 양은 증가하였고 또한, 박막의 깊이 방향으로의 조성이 균일해졌고 $Bi_4Ti_3O_{12}$과 Si사이의 계면이 향상되었다. 게다가, $Bi_4Ti_3O_{12}$ 박막의 결정성은 크게 향상되었고 누설 전류 밀도는 연속 주입법에 비해 1/2에서 1/3정도 낮아졌다. 시계 방향의 C-V 이력 곡선이 관찰되었고 이로 인해 펄스 주입법에 의해 증착된 $Bi_4Ti_3O_{12}$ 박막은 강유전성에 의해 스위칭이 됨을 알 수 있었다.

• 공업화학
• /
• 제20권6호
• /
• pp.617-621
• /
• 2009

Zinc oxide (ZnO)을 금(Au)과 fluorine-doped tin oxide (FTO) 촉매로 산화실리콘($SiO_2$) 기판에 산화아연입자 20 nm, $20{\mu}m$를 각각 사용하여 기체-액체-고체(VLS) 합성법으로 성장시켰다. 나노로드의 표면특성, 화학조성, 그리고 결정특성을 엑스레이회절(X-ray diffraction (XRD)), 에너지 분산형 X선 분광기(Energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX)), 표면 방출주사현미경(Field-emission scanning electron microscope (FE-SEM))으로 분석하였다. ZnO의 입자 크기 뿐만 아니라 결정형태가 성장에 크게 영향을 미쳤다. ZnO의 모든 나노구조가 6방정계(六方晶系), 단일결정구조를 가지고 있었다. 최적온도는 $1030^{\circ}C$, 입자크기는 20 nm이다. 그러므로 Au 대신 플루오린 첨가 도핑으로 전기음성도가 증가된 FTO 증착에 의해서 생성된 나노로드는 경제성 있는 대체물질로서의 가치가 있을 것으로 사료된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2000년도 제18회 학술발표회 논문개요집
• /
• pp.98-98
• /
• 2000

초고집적(ULSI) 반도체 소자의 multilevel metalization을 위한 중간 유저네로서 저 유전상수(k<)와 높은 열적안정성(>45$0^{\circ}C$)을 갖는 새로운 물질을 도입하는 것이 필요하다. 중합체 박막은 낮은 유전상수와 높은 열적 안정성으로 인하여 low-k 물질로 적당하다고 여겨진다. PECVD에 의한 plasma polymer 박막의 증착은 많이 보고되어 왔으마 고밀도 플라즈마 형성이 가능하고 기판으로 유입되는 ion의 energy 조절이 가능한 inductively coupled plasma(ICP) CVD에 의한 plasma polymer 박막에 대한 연구는 보고된 바 없다. 본 연구에서는 Mtehyl-cyclohexane precusor를 사용하여 substrate에 bias를 주면서 inductively coupled plasma(ICP)를 이용하여 플라즈마 폴리머 박막(plasma polymerized methyl-cyclohexane : 이하^g , pp MCH라 칭함)을 증착하였으며 ICP power와 substrate bias(SB) power가 증착된 박막의 특성에 어떠한 영향을 미치는지 알아보았다. 증착된 박막의 유전상 수 및 열적 안정성은 ICP power의 변화에 비해 SB power의 변화에 더 크게 영향을 받았다.^g , pp MCH 박막은 platinum(Pt) 기판과 silicon 기판위에서 같이 증착되었다. Methyl-cyclohexane precursor는 4$0^{\circ}C$로 유지된 bubbler에 담겨지고 carrier 가스 (H2:10%, He:90%)에 의해 reactor 내부로 유입된다.^g , pp MCH 박막은 증착압력 350 mTorr, 증착온도 6$0^{\circ}C$에서 \circled1SB power를 10W에 고정시키고 ICP power를 5W부터 70W까지, \circled2ICP power를 10W에 고정시키고 SB power를 5W부터 70W까지 변화하면서 증착하였다. 유전 상수 및 절연성은 Al/PPMCH//Pt 구조의 capacitor를 만들어서 측정하였으며, 열적 안정성은 Ar 분위기에서 30분간의 열처리 전후의 두께 변화를 측정함으로써 분석하였다. SB power 10W에서 ICP power가 5W에서 70w로 증가함에 따라 유전상수는 2.65에서 3.14로 증가하였다. 열적 안정성은 ICP power의 증가에 따라서는 크게 향상되지 않은 것으로 나타났다. ICP power 10W에서 SB power가 5W에서 70W로 증가함에 따라 유전상수는 2.63에서 3.46으로 증가하였다. 열적 안정성은 SB power의 증가에 따라 현저하게 향상되었으며 30W 이상에서 증착된 박막은 45$0^{\circ}C$까지 안정하였고, 70W에서 증착된 박막은 50$0^{\circ}C$까지 안정하였다. 열적 안정성은 ICP power의 증가에 따라서는 현저하게 향상되었다. 그 원인은 SB power의 인가에 의해 활성화된 precursor 분자들이 큰 에너지를 가지고 기판에 유입되어 치밀한 박막이 형성되었기 때문으로 사료된다.