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Ar-N<sub>2</sub> 플라즈마가 Cu 표면에 미치는 구조적 특성 분석
박해성,김사라은경,Park, Hae-Sung,Kim, Sarah Eunkyung 한국마이크로전자및패키징학회 2018 마이크로전자 및 패키징학회지 Vol.25 No.4
Cu-Cu 웨이퍼 본딩 강도를 향상시키기 위한 Cu 박막의 표면처리 기술로 $Ar-N_2$ 플라즈마 처리 공정에 대해 연구하였다. $Ar-N_2$ 플라즈마 처리가 Cu 표면의 구조적 특성에 미치는 영향을 X선 회절분석법, X선 광전자 분광법, 원자간력현미경을 이용하여 분석하였다. Ar 가스는 플라즈마 점화 및 이온 충격에 의한 Cu 표면의 활성화에 사용되고, $N_2$ 가스는 패시베이션(passivation) 층을 형성하여 -O 또는 -OH와 같은 오염으로부터 Cu 표면을 보호하기 위한 목적으로 사용되었다. Ar 분압이 높은 플라즈마로 처리한 시험편은 표면이 활성화되어 공정 이후 더 많은 산화가 진행되었고, $N_2$ 분압이 높은 플라즈마 시험편에서는 Cu-N 및 Cu-O-N과 같은 패시베이션 층과 함께 상대적으로 낮은 수치의 산화도가 관찰되었다. 본 연구에서는 $Ar-N_2$ 플라즈마 처리가 Cu 표면에서 Cu-O 형성 억제 반응에 기여하는 것을 확인할 수 있었으나 추가 연구를 통하여 질소 패시베이션 층이 Cu 웨이퍼 전면에 형성되기 위한 플라즈마 가스 분압 최적화를 진행하고자 한다. The effect of $Ar-N_2$ plasma treatment on Cu surface as one of solutions to realize reliable Cu-Cu wafer bonding was investigated. Structural characteristic of $Ar-N_2$ plasma treated Cu surface were analyzed using X-ray diffraction, X-ray photoelectron spectroscopy, atomic force microscope. Ar gas was used for a plasma ignition and to activate Cu surface by ion bombardment, and $N_2$ gas was used to protect the Cu surface from contamination such as -O or -OH by forming a passivation layer. The Cu specimen under high Ar partial pressure plasma treatment showed more copper oxide due to the activation on Cu surface, while Cu surface after high $N_2$ gas partial pressure plasma treatment showed less copper oxide due to the formation of Cu-N or Cu-O-N passivation layer. It was confirmed that nitrogen plasma can prohibit Cu-O formation on Cu surface, but nitrogen partial pressure in the $Ar-N_2$ plasma should be optimized for the formation of nitrogen passivation layer on the entire surface of Cu wafer.
Acousto-Optic 기법을 이용한 Pt/Ti 박막 계면의 접합특성 평가
박해성(Hae-Sung Park),David Didie,Sanichiro Yoshida,박익근(Ik-Keun Park) 한국비파괴검사학회 2016 한국비파괴검사학회지 Vol.36 No.3
본 연구에서는 Pt/Ti 박막과 기판 사이 계면의 접합특성을 비파괴적으로 평가하는 acousto-optic 기법을 제안한다. 현재 상용화된 기술만으로 마이크로/나노 스케일의 박막을 평가하는데 많은 어려움이 있기 때문에 미세구조 변화에 민감한 광학기술과 음향기술이 결합된 간섭계를 적용하여 연구를 수행하였다. 사용한 기법은 마이켈슨 간섭계를 기반으로 하며, 거울에 의한 광 경로차 대신 박막시험편 계면의 진동 영향에 따라 발생하는 간섭현상을 분석하였다. 박막시험편은 특정 주파수에서 공진과 유사한 현상을 보이고 이로 인해 프린지 패턴의 콘트라스트가 낮아지므로, 각 주파수 대역별 프린지 패턴 변화를 스펙트럼 결과로 정량화하여 제안된 기법을 이용한 박막의 접합특성 평가 가능성을 확인하였다. We propose an acousto-optic technique for the nondestructive evaluation of adhesion properties of a Pt/Ti thin-film interface. Since there are some problems encountered when using prevailing techniques to nondestructively evaluate the interfacial properties of micro/nano-scale thin-films, we applied an interferometer that combined the acoustic and optical methods. This technique is based on the Michelson interferometer but the resultant surface of the thin film specimen makes interference instead of the mirror when the interface is excited from the acoustic transducer at the driving frequency. The thin film shows resonance-like behavior at a certain frequency range, resulting in a low-contrast fringe pattern. Therefore, we represented quantitatively the change in fringe pattern as a frequency spectrum and discovered the possibility that the interfacial adhesion properties of a thin film can be evaluated using the newly proposed technique.
MBE로 성장시킨 3원계 ZnSSe/GaAs 에피층의 미세구조 특성
이확주,류현,박해성,김태일,Lee, Hwack-Joo,Ryu, Hyun,Park, Hae-Sung,Kim, Tae-Il 한국현미경학회 1995 Applied microscopy Vol.25 No.3
The microstructural characterization of ternary $ZnS_{x}Se_{1-x}$(x=0.085) on GaAs(001) substrate grown up to $2{\mu}m\;at\;300^{\circ}C$ by molecular beam epitaxy(MBE) which has a single growth chamber was investigated by high resolution transmission electron microscope (HRTEM) working at 300 kV with point resolution of 0.18nm. The interface in the ZnSSe/GaAs specimen maintains a pseudomorphism with the substrate, but the epilayer has high density of stacking faults and moire fringes. The pits which had formed along <111> direction were found at the interface of ZnSSe/GaAs. The pits were responsible for producing defects in both epilayer and substrate. The wavy interface which has the difference of 15nm in height was found to maintain the pseudomorphism with the substrate and no stacking faults were found around the interface. However there exists faint and fine moire fringes in the epilayer near interface. 이상과 같은 실험에서 다음과 같은 사실을 요약할 수 있다. 1) ZnSSe/GaAs 에피층에는 많은 양의 적층결함과 전위 등의 결정결함이 존재하고 이들은 표면부 보다는 계면부에 더 많이 존재한다. 그러나 에피층은 기판과 pseudomorphic 성장을 이루고 있다. 2) ZnSSe/GaAs 계면에는 5nm 크기의 높이차가 나는 굴곡이 존재하며 ZnSe 버퍼 층에 관계없이 적층결함이 존재하고, 에피층 결정이 약간 기울어져서 므와레 줄무늬 패턴도 존재한다. 3) ZnSSe/GaAs 계면에는 성장 중에 S의 침투로 인한 <111>방향으로 피트가 형성되었음이 관찰되었고 이는 결함 생성 소스로 작용한다 4) 15nm 높이차가 나는 계면이 발견되었으나 기판과 정합을 이루고 있고 주변에는 적층결함도 존재하지 않는다. 그러나 미세한 므와레 줄무의형태가 존재하였다.
이확주,류현,박해성,김태일,Lee, Hwack-Joo,Ryu, Hyun,Park, Hae-Sung,Kim, Tae-Il 한국현미경학회 1997 Applied microscopy Vol.27 No.3
Microstructural characterizations of II-VI blue laser diodes which consist of quaternary $Zn_{1-x}Mg_xS_ySe_{l-y}$ cladding layer, ternary $ZnS_ySe_{l-y}$ guiding layer and $Zn_{0.8}Cd_{0.2}Se$ quantum well as active layer were carried out using the transmission electron microscope working at 300 kV. Even though the entire structure is pseudomorphic to GaAs substrate, the structure had contained numerous extended stacking faults and dislocations which had created at ZnSe/GaAs interfaces and then further grown to the top of the epilayers. These faults might be expected to cause the degradation and shortening the lifetime of laser devices.