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급속열처리와 엑시머 레이저에 의해 형성된 다결정 실리콘 박막에서 열처리 방법에 따른 박막의 특성변화
이창우,고민경,우상록,고석중,이정용,최광렬,최영석,Lee, Chang-U,Go, Min-Gyeong,U, Sang-Rok,Go, Seok-Jung,Lee, Jeong-Yong,Choe, Gwang-Ryeol,Choe, Yeong-Seok 한국재료학회 1997 한국재료학회지 Vol.7 No.10
플라즈마 화학 증착 방법에 의해 corning 7059 유리기판위에 비정질 실리콘 박막을 만들고 고온열처리, 다단계급속열처리, 일차원 선형빔(line shape beam)의 가우스 분포를 가지는 엑시머 레이저 열처리를 이용하여 고상 및 액상의 재결정화를 통해 다결정 실리콘 박막을 제작하였다. 편광된 라만 분광학(Raman spectroscopy)을 통하여 여러 가지 열처리 방법과 기판온도에 따른 다결정 실리콘 박막의 잔류응력을 조사하였다. 레이저 열처리에 의하여 결정화된 실리콘 기판의 경우, 높은 결정화된 체적량과 잔류응력을 갖으며 equaxial결정성을 갖는다. 그러나 이러한 고상 재결정화된 다결정 실리콘 박막은 라만스펙트럼에서 480$cm^{-1}$ /주위에 넓게 퍼져있어 비정질상(amorphous phase)이 함께 존재함을 알 수 있다. 고온열처리와 다단계급속열처리의 경우 잔류응력의 크기는 각각 4.07x$10^{9.}$과 4.56x$10^{9 dyne}$ $\textrm{cm}^2$이다. 또한 엑시머레이저 열처리의 경우 기판온도가 상온에서 40$0^{\circ}C$로 증가할수록 열적인 완화에 의해 잔류응력이 1.35x$10^{10}$에서 8.58x$10^{9}$dyne/$\textrm{cm}^2$으로 감소하는 것을 알 수 있다.다.
고집적 소자에 적용되는 저저항 텅스텐 박막에서 응력의 RF power 의존성
이창우,고민경,오환원,우상록,윤성로,김용태,박영균,고석중,Lee, Chang-U,Go, Min-Gyeong,O, Hwan-Won,U, Sang-Rok,Yun, Seong-Ro,Kim, Yong-Tae,Park, Yeong-Gyun,Gho, Seok-Jung 한국재료학회 1998 한국재료학회지 Vol.8 No.11
Si 기판의 온도를 200에서 $500^{\circ}C$까지 변화시켜가면서 고집저 소자의 금속배선으로 응용되고 있는 저저항의 텅스텐 박막을 플라즈마 화학증착 방법에 의해 제작하였다. 이렇게 증착된 텅스텐 박막의 비저항은 $H_2/WF_6 $ 가스의 분압비에 따라 매우 민감하게 작용하는 것을 알 수있다. 플라즈마 밀도가 $0.7W/\textrm{cm}^2$ 이하에서는 박막내에 존재하는 잔류응력이 $2.4\times10^9dyne/\textrm{cm}^2$ 이하이다. 그러나 1.8에서 $2.7W/\textrm{cm}^2$로 증가함에 따라 잔류응력은 $8.1\times10^9$에서 $1.24\times10^{10}dyne/\textrm{cm}^2$로 갑자기 증가하는데 이는 박막을 증착할 때에 플라즈마 밀도가 증가하면 이온이나 radical bombardment 의 영향 때문이다. Controlling the wafer temperatures from 200 to$500^{\circ}C$, low resistive tungsten thin films used for VLSI metallization are deposited by PECVD method. Resistivities of plasma deposited tungsten thin films are very sensitive to the $H_2/WF_6 $ partial pressure ratios. Residual stress behaviors of the films as a function of plasma power density were also studied. At the power density under the $0.7W/\textrm{cm}^2$, residual stress of W film is about $2.4\times10^9dyne/\textrm{cm}^2$. When the power density is. however, increased from 1.8 to $2.7W/\textrm{cm}^2$, residual stress is suddenly increased from $8.1\times10^9$ to $1.24\times10^{10}dyne/\textrm{cm}^2$ ue to the ion or radical bombardment at high power density.
엑시며 레이저에 의해 형성된 다결정 실리콘 박막의 Angle wrapping에 의한 깊이에 따른 특성변화
이창우,고석중,Lee, Chang-U,Go, Seok-Jung 한국재료학회 1998 한국재료학회지 Vol.8 No.10
대면적의 비정질 실리콘 박막을 가우스 분포(Gaussian Profile)의 일차원 선형빔(line shape beam)을 가지는 엑시머 레이저를 사용하여 결정화를 시켰다. (Corning 7059 glass)위에 증착된 비정질 실리콘 박막이 재결정화된 실리콘 박막의 경우, 두께에따라 결정화되는 모양이 다르게 나타났다. 따라서 두께에 따라 결정화되는 상태의 변화를 조사하기 위하여 angle wrapping 방법을 새롭게 도입하여 깊이에 따른 Si층이 5${\mu}m$ 이상되도록 angle wrapping한 후에 박막의 두께에 따른 micro-raman spectra를 측정하여 결정화상태에 따른 잔류응력을 조사하였다. 또한 기판의 온도가 상온인 경우에 엑시머 레이저의 밀도가 300mJ/${cm}^2$에서 열처리한 경우에 재결정화된 Si 박막의 잔류응력에 박막의 표면에서 박막의 깊이에 따라 $1.3{\times}10^10$에서 $1.6{\times}10^10$을 거쳐 $1.9{\times}10^10$ dyne/${cm}^2$으로 phase의 변화에 따라 증가하였다. 또한 기판의 온도가 $400^{\circ}C$에서 최적의 열처리 에너지 밀도인 300mJ/${cm}^2$에서는 박막의 깊이에 따른 결정화 상태의변화에 따라 thermal stress 의 값이 $8.1{\times}10^9$에서 $9.0{\times}10^9$를 거쳐 $9.9{\times}10^9$ dyne/${cm}^2$으로 변화하는 것을 알 수 있다. 따라서 liquid phase에서 solid phaserk 변화함에 따라 stress값이 증가하는 것을 알 수 있다. Amorphous silicon films of large area have been crystallized by a line shape excimer laser beam of one dimensional scanning with a gaussian profile in the scanning direction. In order to characterize the crystalline phase transition of thickness variables in excimer laser annealing(ELA), angle wrapping method was used. And also to characterize the residual stresses of crystalline phase transition in the case of angle wrapped-crystalline silicon on corning 7059 glass, polarized raman spectroscopies were measured at various laser energy density and substrate temperature. The residual stress varies from $9.0{\times}10^9$ to $9.9{\times}10^9$, and from $9.9{\times}10^9$ to $1.2{\times}10^10$dyne/${cm}^2$ of the substrate temperature at room temperature and varies from $8.1{\times}10^9$ to $9.0{\times}10^9$, and from $9.0{\times}10^9$ to $9.9{\times}10^9$dyne/${cm}^2$ of the substrate temperature at $400^{\circ}C$ as a function of direction from surface to substrate. According to the direction from the surface in liquid phase to the interface and from the interface to near the substrate in solid phase of recrystallized Si thin film, respectively. Thus, the stress is increased from(Liquid phase to solid phase) with phase transition.