Al-1% Si층과 Ti-silicide층의 반응에 관한 연구

황유상,백수현,송영식,조현춘,최진석,정재경,김영남,심태언,이종길,이상인,Hwang, Yoo-Sang,Paek, Su-Hyon,Song, Young-Sik,Cho, Hyun-Choon,Choi, Jin-Seog,Jung, Jae-Kyoung,Kim, Young-Nam,Sim, Tae-Un,Lee, Jong-Gil,Lee, Sang-In 한국재료학회 1992 한국재료학회지 Vol.2 No.6

Single-Si 기판과 poly-Si 기판에 각각 Ti을 sputter한 후 RTA 처리하여 안정한 TiS$i_2$를 형성하였다. 그 위에 Si이 1% 첨가된 Al-1% Si을 600nm sputter한 후 후속 열처리로서 400-60$0^{\circ}C$ 에서 30분간 $N_2$분위기로 furnace어닐링을 실시하였다. 이렇게 준비된 각 시편에 대하여 면저항 측정, Auger분석, SEM 사진으로 Al-1% Si/TiS$i_2$이중층 구조에서 Ti-silicide의 열적 안정성을 살펴 보았고, EDS 분석과 X-ray 회절 peak 분석을 통하여 Al-1% Si 층과 TiS$i_2$층의 반응으로 생긴 석출물의 성분과 상을 조사하였다. 이로 부터 다음과 같은 결과를 얻었다 Single-Si 기관에서 형성한 TiS$i_2$층은 Al-1% Si 층과 55$0^{\circ}C$에서 완전히 반응하여 석출물을 형성하였고, poly-Si 기판에서 형성한 TiS$i_2$층은 Al-1% Si 층과 50$0^{\circ}C$에서 완전히 반응하여 석출물을 형성하였는데 전반적으로 기판이 poly-Si인 경우가 반응이 더 잘 일어났고, 석출물의 크기도 비교적 컸다. 이는 poly-Si에 존재하는 grain boundary로 인해 poly-Si에서 형성된 Ti-silicide 층이single-Si 기관에서 형성된 Ti-silicide 층보다 불안정하기 때문으로 생각된다. EDS 분석에 의하여 석출물은 Ti, Al, 그리고 Si로 이루어진 3상 화합물이라고 추정되었고, X-ray회절 분석에 의해 석출물은 Ti, Al, 그리고 Si간의 3상 화합물인 T$i_7$A$l_5$S$i_12$로 확인되었다. Stable TiS$i_2$was formed by RTA on single-Si and on poly-Si. Subsequently, an Al-1% Si layer with 600-nm thick was deposited on top of the TiS$i_2$, Finally, the specimens were annealed for 30min at 400-60$0^{\circ}C$in $N_2$ambient. The thermal stability of Al-1% Si/TiS$i_2$bilayer and interfacial reaction were investigated by measuring sheet resistance, Auger electron spectroscopy (AES), and scanning electron microscopy (SEM). The composition and phase of precipitates formed by the reaction of Al-1% Si with Ti-silicide were studied by energy dispersive spectroscopy (EDS), X-ray diffraction (XRD). In the case of single-Si substrate the reaction of Al-1% Si layer with TiS$i_2$layer resulted in precipitates, consuming all TiS$i_2$layer at 55$0^{\circ}C$. On the other hand, the disappearance of TiS$i_2$on poly-Si occurred at 50$0^{\circ}C$ and more precipitates were formed by the reaction of Al-1% Si/TiS$i_2$on potty-Si substrate than those of the reaction on single-Si substrate. This phenomenon resulted from the fact that Ti-silicide formed on poly-Si was more unstable than on single-Si by the effect of grain boundary. By EDS analysis the precipitates were found tobe composed of Ti, Al, and Si. X-ray diffraction showed the phase of precipitates to be theT$i_7$A$l_5$S$i_12$ternary compound.

Composite target으로 증착된 Mo-silicide의 형성 및 불순물의 거동

조현춘,백수현,최진석,황유상,김호석,김동원,심태언,정재경,이종길,Cho, Hyun-Choon,Paek, Su-Hyon,Choi, Jin-Seog,Hwang, Yu-Sang,Kim, Ho-Suk,Kim, Dong-Won,Shim, Tae-Earn,Jung, Jae-Kyoung,Lee, Jong-Gil 한국재료학회 1992 한국재료학회지 Vol.2 No.5

Molybdenum silicide films have been prepared by sputtering from a single composite MoS$i_2$ source on both P, B$F_2$respectively implanted (5${\times}10^{15}ions/cm^2$ single crystal and P implanted (5${\times}10^{15}ions/cm^2$) polycrystalline silicon substrates followed by rapid thermal annealing in the ambient of argon. The heat treatment temperatures have been varied in the range of 600-l20$0^{\circ}C$ for 20 seconds. The properties of Mo-silicide and the diffusion behaviors of dopant after the heat treatment are investigated using X-ray diffraction, scanning electron microscopy(SEM) , secondary ions mass spectrometry(SIMS), four-point probe and $\alpha-step.$ Annealing at 80$0^{\circ}C$ or higher resulted in conversion of the amorphous phase into predominantly MoS$i_2$and a lower sheet resistance. There was no significant out-diffusion of dopants from both single crystal and polycrystalline silicon substrate into molybdenum silicide layers during annealing. Composite target(MoS$i_{2.3}$)으로 부터 Mo-silicide를 형성시, 단결정 실리콘 위에 P, B$F_2$불순물(5${\times}10^{15}ions/cm^2$)과 다결정 실리콘 위에 P 불순물(5${\times}10^{15}ions/cm^2$)을 이온 주입하여 아르곤 분위기에서 급속열처리(RTA)하였다. 열처리는 600-120$0^{\circ}C$ 온도구간에서 20초간 행하였다. Mo-silicide의 특성 및 불순물의 거동은 4-point probe, X선 회절분석, SEM, SIMS, $\alpha$-step을 통해 조사하였다. 80$0^{\circ}C$에서 부터 MoS$i_2가 형성되며 열처리 온도가 증가할수록 낮은 비저항간을 갖는 안정한 MoS$i_2로 결정화가 이루어진다. 또한 열처리 동안 단결정 실리콘과 다결정 실리콘에서 Mo-silicide층으로 불순물의 내부 확산은 거의 발생하지 않았다.

Composite Target으로 증착된 Ti-silicide의 현성에 관한 연구[II]

최진석,백수현,송영식,심태언,이종길,Choi, Jin-Seog,Paek, Su-Hyon,Song, Young-Sik,Sim, Tae-Un,Lee, Jong-Gil 한국재료학회 1991 한국재료학회지 Vol.1 No.4

Composite $TiSi_{2.6}$ target으로 부터 Ti-silicide를 형성시 단결정 Si기판과 다결정 Si내의 dopant의 확산 거동, 그리고 Ti-silicide 박막의 표면 거칠기를 secondary ion mass spectrometry (SIMS), 4-point probe, X-선 회절 분석, 표면 거칠기 측정을 통해 조사하였다. X-선 회절 분석결과 중착된 직후의 중착막은 비정질이었고, 단결정 Si기판에 증착된 막은 $800^{\circ}C$에서 20초간 급속 열처리 시 orthorhombic $TiSi_2$(C54 구조)로 결정화가 이루어졌다. 단결정 Si 기판과 다결정 Si에서 Ti-silicide 충으로의 dopant의내부 확산은 거의 발생하지 않았으며, 주입된 불순물들은 Ti-silicide/Si 계면 근처의 단결정 Si이나 다결정 Si 내부에 존재하고 있었다. 또한 형성된 Ti-silicide 박막의 표면 거칠기는 16-22nm이었다. The surface roughnesses of titanium silicide films and the diffusion behaviours of dopants in single crystal and polycrystalline silicon substrates durng titanium silicide formation by rapid thermal annealing(RTA) of sputter deposited Ti-filicide film from the composite $TiSi_{2.6}$ target were investigated by the secondary ion mass spectrometry(SIMS), a four-point probe, X-ray diffraction, and surface roughness measurements. The as-deposited films were amorphous but film prepared on single silicon substrate crystallized to the orthorhombic $TiSi_2$(C54 structure) upon rapid thermal annealing(RTA) at $800^{\circ}C$ for 20sec. There was no significant out-diffusion of dopants from both single crystal and polycrystalline silicon substrate into titanum silicide layers during annealing. Most of the implanted dopants piled up near the titanium silicide/silicon interface. The surface roughnesses of titanium silicide films were in the range between 16 and 22nm.

Characterization of tantalum silicide films formed by composite sputtering and rapid thermal annealing

조현준,백수현,최진석,마재평,고철기,김동원,Cho, Hyun-Choon,Paek, Su-Hyon,Choi, Jin-Seok,Mah, Jae-Pyung,Ko, Chul-Gi,Kim, Dong-Won Materials Research Society of Korea 1992 한국재료학회지 Vol.2 No.1

Tantalum silicide films are prepared from a composite $TaSi_{28}$ target source and subjected to rapid thermal annealing($500-1100^{\circ}C$, 20sec) in Ar ambient. The formation and the properties of tantalum silicides have been investigated by using 4-point probe, x-ray diffraction, scanning electron microscope(SEM), Auger electron spectroscope(AES), and ${\alpha}$-step. It has been found that the sample annealed above $700^{\circ}C$ forms a polycrystalline $TaSi_2$ phase, and grains grow in granular form regardless of the kind of substrates. The mechanism of the formation of tantalum silicide is the nucleation and growth by Ta-Si short range reaction. The tantalum silicide film has the relatively low resistivity($70-72.5{\mu}{\Omega}-cm$) and smooth surface roughness.

고집적회로에서 TiN/Ti Diffusion Barrier의 열처리에 따른 계면반응 및 구조변화에 대한 연구

유성용,최진석,백수현,오재응,Yu, Seong-Yong,Choi, Jin-Seog,Paek, Su-Hyon,Oh, Jae-Eung 한국전자통신연구원 1991 전자통신 Vol.13 No.4

고집적회로에서 A1 금속공정의 diffusion barrier로 널리 사용되는 titanium nitride의 성질을 조사하였다. 실제 회로 구조의 열적 안정성을 관찰하기 위하여 준비된 TiN/Ti다층 barrier를 $600^{\circ}C$까지 열처리하여 x-ray photoelectron spectroscopy (XPS), cross-sectional transmission electron microscopy(XTEM) 등으로 분석하였다. 열처리 온도가 증가됨에 따라 oxygen은 TiN 층의 표면과 pure-Ti 층에 pile up 된다. TiN 층의 표면에서는 $600^{\circ}C$열처리시 TiN이 분해되어 완전히 $TiO_2$가 형성되며, TiN 층 내에서는 oxygen 함량은 열처리 온도의 증가에 따라 커지고 이때 형성되는 Ti-oxide는 $TiO_2$ 보다 TiO, $Ti_2$$O_3$ 상태로 존재하게 된다. Pure-Ti 층은 열처리시 두개의 층으로 나누어 지는 데, 표면에서 침투하는 oxygen과 pure-Ti이 반응하여 Ti-oxide 층이 생기며 실리콘 기판과의 반응으로 Ti-silicide를 형성한다. $600^{\circ}C$에서 모든 Ti 층이 반응으로 소모되고 열적 stress, Ti-silicide의 grain growth, oxygen의 침입으로 TiN 층에 blistering이 발생한다.

2차 Seed Grain을 사용한 ZnO 바리스터의 제조

김형주,마재평,백수현,Kim, Hyung-Joo,Mah, Jae-Pyung,Paek, Su-Hyon 대한전자공학회 1990 전자공학회논문지 Vol.27 No.3

1차와 2차 Seed grain을 제조하였다. 보다 큰 grain size를 갖는 1차 seed의 제조 조건은 2.0mol.%의 $BaCO_3$ 첨가와 10시간의 소경이었다. 가장 큰 2차 seed를 얻을 수 있는 1차 seed의 첨가량이 3wt.%로 나타나서, 전통적 방식으로 제조된 바 있는 저전압용 바리스터계에 이를 첨가하여 저전압 ZnO 바리스터를 제조하였다. 이와 같은 조건하에서 제조된 바리스터는 대개 10V/mm의 항복전압과 15~22의 비선형지수를 나타냈다. We fabricated primary and secondary seed grains. Primary seed grains having larger grain size were obtained under the conditions that were 2.0mol.% $BaCO_3$ and 10 hours sintering. The amount of primary seed grain that yield the largest secondary seed grain was chosen as 3wt.% and we fabricated the low voltage varistors which were jointed the low voltage-oriented ZnO varistor system made by conventional method with the secondary seed grains. As a result, the ZnO varistors under those conditions showed approximately 10V/mm of nonlinear resistance and 15-22 of nonlinear exponent.

Poly-Si에 첨가한 도펀트가 Titanium Silicides 형성에 미치는 영향 Ⅱ

류연수,최진석,백수현,Ryu, Yeon-Soo,Choi, Jin-Seog,Paek, Su-Hyon 대한전자공학회 1990 전자공학회논문지 Vol. No.

Si의 기판상태, 불순물의 종류와 양, 어닐링온도 등을 달리하여 Ti-silicides를 형성시켰을 때 면 저항과 두께측정, 불순물들의 분포와 미세구조 관찰을 통하여 Ti-silicides 형성반응을 조사하였다. 기판상태, 불순물의 농도, 어닐링온도가 Ti-silicides 형성에 직접적으로 영향을 미쳤다. Amorphous Si 기판상에서 Ti-silicides가 형성되었을 때 T>$TiSi_2/Si$</TEXT> 계면편평도가 보다 향상되었다. Poly-Si내 불순물의 농도가 $1{\times}10^{16}ions/cm^2$ 이상일 때 T>$TiSi_2$</TEXT> 형성이 크게 억제되었고 면저항이 증가하였다. 불순물의 out-diffusion에 영향을 미치는 인자 중의 하나는 이온주입에너지에 의해 결정되는 초기 불순물의 분포였다. 이온주입 공정보다 T>$POCI_3$</TEXT> 공정에서 불순물의 out-diffusion이 적게 나타났다. The formation of Ti-silicides with the type of substrate, the species and the concentration of dopant, and the annealing temperature was investigated with sheet resistance and thickness measurement, elemental depth profilling, and microstructure. It was directly affected by the type of substrate, the species and the concentration of dopant, and the annealing temperature. For the amorphous Si substrate, the smothness of T>$TiSi_2/Si$</TEXT> interface was increased. Above concentr-ation of $1{\times}10^{16}ions/cm^2$, the rate of T>$TiSi_2/Si$</TEXT> formation was decreased and the sheet resistance was increased. The initial profile of dopant according to the implantation energy was one of the factors influencing the out-diffusion of dopant. In T>$POCI_3$</TEXT> process, this was less than in ion implantation process.

Si기판에 주입된 As이온이 Titanium-Silicides 형성에 미치는 영향 -Ⅰ-

정주혁,최진석,백수현,Chung, Ju-Hyuck,Choi, Jin-Seog,Paek, Su-Hyon 대한전자공학회 1989 전자공학회논문지 Vol. No.

$TiSi_2$형성기구를 규명하기 위하여 Si기판에 As이온 주입량을 달리하여 이론주입한 후 Ti을 증착시키고 Ar 분위기에서 100$^{circ}$간격으로 600~900$^{circ}$까지 20초 동안 급속열처리 장치에서 어닐링하여 Tr-silicides를 형성시켰다. 각 시편의 Ti-silicides의 면저항 및 두께를 측정하고 Si기판내에서의 어닐링에 따른 As첨가물의 분포를 관찰하였다. Tr-silicides의 두께는 이온주입량이 증가함에 따라 감소하였고 면 저항값은 증가하였다. 이러한 결과를 Si확산에 관련된 요인들과 관련지어 논의하였다. Sputter-deposited Ti film on Si substrates which were implanted with various doses of As was annealed at the temperature of 600-900$^{circ}C$ for 20 sec in Ar atmosphere. The sheet resistance of Ti-silicides was measured by 4-point probe, the thickness by $alpha$-step, and observed the behavior of As dopant in Si substrates by ASR. With increasing As doses, the thickness of Ti-silicides decreased and the sheet resistance of Ti-silicides increased. And we discussed the relationships between the above results and the factors of Si diffusion.

Behavior of $Sb_2O_3$ in the Calcination Process of ZnO Varistor

최진석,마재평,백수현,Choi, Jin Seog,Mah, Jae Pyung,Paek, Su-Hyon The Institute of Electronics and Information Engin 1987 전자공학회논문지 Vol.24 No.3

The current-voltage characteristics of the ZnO varisor with and without Sb2O3 which were fabricated with the various calcination and sintering temperature were discussed by comparing the results of SEM-microstructures and X-ray diffraction analysis. The samples were calcined at the temperature up to 800\ulcorner for 2 hours and they were sintered at 1200-1300\ulcorner for 1 hour. Then, we applied the power up to dc 200 volt to the samples and measured the output current up to 100mA. The samples without Sb2O3 had lower nonlinear resistances at the all calcination and sintering temperatures due to the large grains because of not forming Spinel phase. The other samples contained Sb2O3 could form Pyrochlore and Spinel phases at the all calcination temperatures by X-ray diffraction phase analysis. We found that the Spinel phases which were formed at the calcination process inhibit growth of ZnO grain and give rise to the change of nonlinear resistances by SEM-microstructures. And we found that the base of ZnO grain growth control is strongly dependent on the behavior of Sb2O3 in calcination process.

Properties of Zn O Varistor Fabricated by Seed Grain Method

권오경,마재평,백수현,Kwon, Oh Kyung,Mah, Jae Pyung,Paek, Su Hyon The Institute of Electronics and Information Engin 1987 전자공학회논문지 Vol.24 No.3

We investgated I-V cahracteristics and relationship between microstructures and electrical properties in the specimens fabricated by seed grain method for low voltage Zn O varistor. Breaksown voltage was mainly dependent on seed grain size, and could be cntrolled to 10V/mm -15V/mm by sintering temperature and time. In non-seed grain method breakdown voltage generally agreed with final grain size, but did not always agree with it by the change of barrier phase distribution in case of the method using seed grains.