• 한국세라믹학회지
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• 제32권7호
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• pp.761-768
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• 1995

Double layered BaTiO3 thin films with high dielectric constant as well as good insulating property were prepared for the application to low voltage driving thin film electroluminescent (TFEL) device. BaTiO3 thin films were formed by rf-magnetron sputtering technique. Amorphous and polycrystalline BaTiO3 thin films were deposited at the substrate temperatures of room temperature and 55$0^{\circ}C$, respectively. Two kinds of films prepared under these conditions showed high resistivity and high dielectric constant. The figure of merit (=$\varepsilon$r$\times$Eb.d) of polycrystalline BaTiO3 thin film was very high (8.43$\mu$C/$\textrm{cm}^2$). The polycrystalline BaTiO3 showed a substantial amount of leakage current (I), under the high electric field above 0.5 MV/cm. The double layered BaTiO3 thin film, i.e., amorphous BaTiO3 layer coated polycrystalline BaTiO3 thin film, was prepared by the new stacking method and showed very good dielectric and insulating properties. It showed a high dielectric constant fo 95 and leakage current density of 25 nA/$\textrm{cm}^2$ (0.3MV/cm) with the figure of merit of 20$\mu$C/$\textrm{cm}^2$. The leakage current density in the double layered BaTiO3 was much smaller than that in polycrystalline BaTiO3 under the high electric field. The saturated brightness of the devices using double layered BaTiO3 was about 220cd/$m^2$. Threshold voltage of TFEL devices fabricated on double layered BaTiO3 decreased by 50V compared to the EL devices fabricated on amorphous BaTiO3.

• 한국재료학회지
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• 제23권10호
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• pp.580-585
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• 2013

To observe the formation of defects at the interface between an oxide semiconductor and $SiO_2$, ZnO was prepared on $SiO_2$ with various oxygen gas flow rates by RF magnetron sputtering deposition. The crystallinity of ZnO depends on the characteristic of the surface of the substrate. The crystallinity of ZnO on a Si wafer increased due to the activation of ionic interactions after an annealing process, whereas that of ZnO on $SiO_2$ changed due to the various types of defects which had formed as a result of the deposition conditions and the annealing process. To observe the chemical shift to understand of defect deformations at the interface between the ZnO and $SiO_2$, the O 1s electron spectra were convoluted into three sub-peaks by a Gaussian fitting. The O 1s electron spectra consisted of three peaks as metal oxygen (at 530.5 eV), $O^{2-}$ ions in an oxygen-deficient region (at 531.66 eV) and OH bonding (at 532.5 eV). In view of the crystallinity from the peak (103) in the XRD pattern, the metal oxygen increased with a decrease in the crystallinity. However, the low FWHM (full width at half maximum) at the (103) plane caused by the high crystallinity depended on the increment of the oxygen vacancies at 531.66 eV due to the generation of $O^{2-}$ ions in the oxygen-deficient region formed by thermal activation energy.

• 한국자기학회지
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• 제16권1호
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• pp.75-78
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• 2006

텅스턴-보론-카본질소 화합물 박막(W-B-C-N)을 만들기 위하여 박막내에 보론과 카본 그리고 질소의 불순물을 주입한 다음 결정구조를 조사하였으며, 이러한 박막의 식각 특성을 조사하기 위하여 고온에서 열처리한 다음 Cu박막을 W-B-C-N 박막위에 증착한 다음에 열처리하였고 여기에서 열적인 특성을 조사하였다. $1000\;{\AA}$의 박막을 RF magnetron sputtering방법을 이용하여 증착한 후에 박막의 전기적구조적인 특성을 측정하였으며, scratch test를 통해 박막의 결합력을 측정하였고, XRD측정을 통하여 결정성을 조사하였으며, 열처리한 후 etching을 하여 nomarski 현미경을 통하여 확산방지막의 안정성을 조사하였다. 이로부터 확산방지막내의 보론과 카본 질소 등의 불순물이 들어감에 따라 Cu가 Si 속으로 얼마나 들어가는가를 효과적으로 조사하였다. W-B-C-N 확산방지막의 역할은 $850^{\circ}C$까지 고온 열처리를 하는 경우에 Cu 원자가 Si 속으로 확산되어 나가는 것을 효과적으로 방지하는 것을 알 수 있었다. 텅스텐-보론-카본질소 화합물 박막의 비저항은 질소 가스의 유량비를 조절함으로써 쉽게 조절할 수 있었으며, 텅스텐-보론-카본-질소 화합물 박막은 Cu 확산방지막으로 적용했을 때 적절한 질소 농도가 들어간 확산방지막에서는 효과적으로 Cu의 확산을 방지하는 것을 알 수 있었다.

• 한국자기학회지
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• 제3권4호
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• pp.305-309
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• 1993

본 연구에서는 고주파 마그네트론 스퍼터링에 의해 형성된 Co/Cu 인공초격자를 저온에서 열처리함으로써 열적 안정성을 펑가하고 수반된 계면 반응이 자기저항에 미치는 영향을 조사하였다. Cu 사잇층 두께, Fe 바닥층 두께, 바닥층의 종류에 따른 열처리 거동의 차이를 조사하였으며, X선 회절분석과 저항분석을 통해 계면반응과 자기저항의 상관관계를 검토하였다. Co/Cu 인공초격자를 저 온($450^{\circ}C$ 이하) 에서 급속열처리하는 경우 열처리 온도가 증가함에 따라 Cu 사잇층 두께가 얇 을 때 ($7\AA$)에는 기존의 보고와 마찬가지로 자기저항이 일방적으로 감소하였으나 Cu 사잇층 두께가 두꺼울 때($20~25\AA$)에는 이와는 달리 자기저항이 증가하는 것으로 나타났다. 소각 X선 회절 분석 결과에 의하면, 이는 계면 명확성이 증대되기 때문인 것으로 밝혀졌다. Fe 바닥층 두 께가 두꺼울수록 열적 안정성이 우수하였다. (200)우선방위가 발달한 Cu 바닥층의 경우 Fe 바닥층보다 낮은 온도에서 계면반응(Co와 Cu의 분리) 이 일어났는데, 이는 결정방향에 따른 확산속도의 차이로 설명될 수 있었다.

• 한국자기학회지
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• 제3권4호
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• pp.289-292
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• 1993

3-Gun 고주파 마그네트론 스퍼터링법에 의해 [Ni/Fe/Cu] 다층박막과 [Fe/Ni/Fe/Cu] 다층 박막을 제조하고 Ni/Fe 두께비에 따른 자기저항특성을 조사하였다. 열처리에 의한 효과를 고나찰하기 위하여 진공열처리를 행하였다. 두 종류의 다층박막에서 사잇층 Cu 두께에 따른 자기저항의 진동 현 상을 관찰할 수 있었다. Ni과 Cu의 계면에 삼입된 Fe 두께가 약 $3\;\AA$일때 자기저항이 극대값을 보 였으며, Fe 두께가 $1~2\;\AA$일때 자기저항은 이에 비해 크게 감소하지 않았으나, 포화자장은 현저 히 감소하는 것으로 나타났다. ${[Fe(1\;\AA)/Ni(18\;\AA)/Fe(1\;\AA)/Cu(23\;\AA)]}_{20}Fe(80\;\AA)/Si$ 시편의 경우, 100 Oe의 포화자장에서 6%의 자기저항을 얻을 수 있었다. 열처리에 의해서는 자기저항이나 큰 변화를 관찰할 수 없었으며, 합금상 형성 여부는 확인할 수 없었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.403-404
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• 2013

최근 scaling down의 한계에 부딪힌 DRAM과 Flash Memory를 대체하기 위한 차세대 메모리(Next Generation Memory)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. ITRS (international technology roadmap for semiconductors)에 따르면 PRAM (phase change RAM), RRAM (resistive RAM), STT-MRAM (spin transfer torque magnetic RAM) 등이 차세대 메모리로써 부상하고 있다. 그 중 RRAM은 간단한 구조로 인한 고집적화, 빠른 program/erase 속도 (100~10 ns), 낮은 동작 전압 등의 장점을 갖고 있어 다른 차세대 메모리 중에서도 높은 평가를 받고 있다 [1]. 현재 RRAM은 주로 금속-산화물계(Metal-Oxide) 저항 변화 물질을 기반으로 연구가 활발하게 진행되고 있다. 하지만 근본적으로 공정 과정에서 산소에 의한 오염으로 인해 수율이 낮은 문제를 갖고 있으며, Endurance 및 Retention 등의 신뢰성이 떨어지는 단점이 있다. 따라서, 본 연구진은 산소 오염에 의한 신뢰성 문제를 근본적으로 해결할 수 있는 다양한 금속-질화물(Metal-Nitride) 기반의 저항 변화 물질을 제안해 연구를 진행하고 있으며, 우수한 열적 안정성($>450^{\circ}C$, 높은 종횡비, Cu 확산 방지 역할, 높은 공정 호환성 [2] 등의 장점을 가진 WN 박막을 저항 변화 물질로 사용하여 저항 변화 메모리를 구현하기 위한 연구를 진행하였다. WN 박막은 RF magnetron sputtering 방법을 사용하여 Ar/$N_2$ 가스를 20/30 sccm, 동작 압력 20 mTorr 조건에서 120 nm 의 두께로 증착하였고, E-beam Evaporation 방법을 통하여 Ti 상부 전극을 100 nm 증착하였다. I-V 실험결과, WN 기반의 RRAM은 양전압에서 SET 동작이 일어나며, 음전압에서 RESET 동작을 하는 bipolar 스위칭 특성을 보였으며, 읽기 전압 0.1 V에서 ~1 order의 저항비를 확보하였다. 신뢰성 분석 결과, $10^3$번의 Endurance 특성 및 $10^5$초의 긴 Retention time을 확보할 수 있었다. 또한, 고저항 상태에서는 Space-charge-limited Conduction, 저저항 상태에서는 Ohmic Conduction의 전도 특성을 보임에 따라 저항 변화 메카니즘이 filamentary conduction model로 확인되었다 [3]. 본 연구에서 개발한 WN 기반의 RRAM은 우수한 저항 변화 특성과 함께 높은 재료적 안정성, 그리고 기존 반도체 공정 호환성이 매우 높은 강점을 갖고 있어 핵심적인 차세대 메모리가 될 것으로 기대된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.389-389
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• 2013

HfOx (Hafnium oxide)는 ~25의 고유전상수, 5.25 eV의 비교적 높은 Band-gap을 갖는 물질로 MOSFET (metal-oxide semiconductor field-effect-transistor) 구조의 Oxide 박막을 대체 가능한 물질로 연구가 지속되고 있다. 현재까지 진행된 대다수의 연구는 증착 조건에 따른 박막의 결정학적 및 전기적 특성에 대한 주제로 진행되었고 다양한 연구 결과가 보고된바 있다. 하지만 기존의 연구 기법은 박막의 nanomechanics 특성에 대한 연구가 부족하여 이를 보완하기 위한 연구가 절실하다. 따라서 본 연구에서는 HfOx 박막 내 포함된 산소가 고온 열처리 과정에서 빠져나감으로 인한 박막의 nanomechanics 특성을 확인하고자 하였다. 시료는 rf magnetron sputter를 이용하여Si (silicon) 기판위에 Hafnium target으로 산소유량(5, 10, 15 sccm)을 달리하여 증착하였고, 이후 furnace에서 $400^{\circ}C$에서 $1,000^{\circ}C$까지 질소분위기에서 20분간 열처리를 실시하였다. 실험결과 시료의 전기적 특성을 I-V 곡선을 측정하여 확인하였고, 증착 시 산소 유량이 5 sccm에서 15 sccm으로 증가함에 따라서 누설전류 특성은 급격히 향상되었고, 열처리 온도가 증가함에 따라 감소하는 특성을 나타내었다. 또한 시료의 nanomechanics 특성을 확인하기 위하여 nano-indenter를 이용하여 시료의 표면강도(surface hardness)와 탄성계수(elastic modulus)를 확인하였다. 측정결과 5 sccm 시료의 표면강도와 탄성계수는 상온에서 열처리 온도가 증가함에 따라 각각 7.75 GPa에서 9.19 GPa로, 그리고 133.83 GPa에서 126.64 GPa로 10, 15 sccm의 박막의 비하여 상대적으로 균일한 특성을 나타내었다. 이는 증착 시 박막 내 과포화된 산소가 열처리 과정에서 빠져나감으로 인한 것이며, 또한 과포화된 정도에 따라 더 적은 열처리 에너지에 의하여 박막을 빠져나감으로 인한 것으로 판단된다. 또한 열처리 과정에서 산소가 빠져나가는 상대적인 flux의 영향으로 인하여 박막의 mechanical한 균일도의 변화가 나타났다.

• 한국표면공학회지
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• 제47권2호
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• pp.81-85
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• 2014

Ga doped ZnO (GZO)/Al bi-layered films were deposited on the glass substrate by RF and DC magnetron sputtering and then vacuum annealed at different temperatures of 100, 200 and $300^{\circ}C$ for 30 minutes to consider the effects of annealing temperature on the structural, electrical and optical properties of the films. For all depositions, the thicknesses of the GZO and Al films were kept constant at 95 and 5 nm, respectively, by controlling the deposition time. As-deposited GZO/Al bi-layered films showed a relatively low optical transmittance of 62%, while the films annealed at $300^{\circ}C$ showed a higher transmittance of 81%, compared to the other films. In addition, the electrical resistivity of the films was influenced by annealing temperature and the lowest resistivity of $9.8{\times}10^{-4}{\Omega}cm$ was observed in the films annealed at $300^{\circ}C$. Due to the increased carrier mobility, 2.35 $cm^2V^{-1}S^{-1}$ of the films. From the experimental results, it can be concluded that increasing the annealing temperature enhanced the optical and electrical properties of the GZO/Al films.

• 한국표면공학회지
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• 제47권2호
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• pp.75-80
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• 2014

Nanocrystalline diamond(NCD) films on steel(SKH51) has been investigated using SiC interlayer film. SiC was deposited on SKH51 or Si wafer by RF magnetron sputter. NCD was deposited on SiC at $600^{\circ}C$ for 0.5~4 h employing microwave plasma CVD. Film morphology was observed by FESEM and FIB. Film adherence was examined by Rockwell C adhesion test. The growth rate of NCD on SiC/Si substrate was much higher than that on SiC/SKH51. During particle coalescence, NCD growth rate was slow since overall rate was determined by the diffusion of carbon on SiC surface. After completion of particle coalescence, NCD growth became faster with the reaction of carbon on NCD film controlling the whole process. In the case of SiC/SKH51 substrate, a complete NCD film was not formed even after 4 h of deposition. The adhesion test of NCD/SiC/SKH51 samples revealed a delamination of film whereas that of SiC/SKH51 showed a good adhesion. Many voids of less than 0.1 ${\mu}m$ were detected on NCD/SiC interface. These voids were believed as the reason for the poor adhesion between NCD and SiC films. The origin of voids was due to the insufficient coalescence of diamond particles on SiC surface in the early stage of deposition.

• 전자공학회논문지D
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• 제35D권3호
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• pp.39-45
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• 1998

SrBi$_{2}$Ta$_{2}$O$_{9}$ (SBT) ferroelectric thin films for nonvolatile memory were prepared on Pt/Ti/SiO$_{2}$/Si and RuO$_{2}$/SiO$_{2}$/Si substrates by RF magnetron sputtering. The dependences of crystalline and electrical properties on the lower electrode type(Pt and RuO$_{2}$) and the annealing temperatures were investigated. SBT films regardless of their electrode types showed typeical Bi layered peroviskite crystal structures. The crystalline quality of as-deposited SBT films was improved by the rapid thermal annealing at 650.deg. C for 30 sec. The remanetn polarization of 2Pr (Pr+-Pr-) of the annealed SBT films deposited on Pt/Ti/SiO$_{2}$/Si substrates were about 11 .mu.C/cm$^{2}$ and 3 .mu.C/cm$^{2}$, respectively. The leakage currents at 3 V bias voltage were about 0.8 .mu.A/cm$^{2}$ for SBT/ Pt/Ti/SiO$_{2}$/Si and about 1 .mu.A/cm$^{2}$ for SBT/RuO$_{2}$/SiO$_{2}$/Si sample. SBT films annealed at 650 .deg. C showed no degradation in Pr values after 10$^{11}$ polarization switching cycles, indicating good fatigue properties. In addition, for SBT samples deposited on Pt/Ti/SiO$_{2}$/Si, Pr values increased to more than that of initial state, suggesting the increament of leakage current caused by repeated polarization.