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초고진공 전자 사이클로트론 화학 기상 증착 장치에 의한 저온 실리콘 에피 성장에 기판 DC 바이어스가 미치는 영향
태흥식(Heung-Sik Tae),황석희(Seok-Hee Hwang),박상준(Sang-June Park),윤의준(Euijoon Joon),황기웅(Ki-Woong Whang),송세안(Se Ahn Song) 한국진공학회(ASCT) 1993 Applied Science and Convergence Technology Vol.2 No.4
Langmuir probe를 사용하여 UHV-ECRCVD 장치에서 기판에 가해진 DC 바이어스에 따른 플라즈마내의 공간적 전위 분포를 측정하였다. 양의 바이어스를 기판에 가하는 경우 플라즈마내의 공간적 전위 분포는 B-field를 따라 cavity로부터 기판으로 down-stream되는 이온의 flux 및 에너지를 감소시키는 오르막의 전위 분포를 갖게 되며 음의 바이어스를 가하는 경우는 down-stream되는 이온의 flux 및 에너지를 증가시키는 내리막의 전위 분포를 갖게 된다. DC 바이어스가 저온 실리콘 에피탁시(560℃ 이하)에 미치는 영향을 in situ reflection high energy electron diffraction(RHEED), cross-section transmission electron microscopy(XTEM), plan-view TEM 및 high resolution TEM(HRTEM)으로 고찰하였다. 음의 바이어스를 가한 기판에는 다결정 실리콘이 성장되고 양의 바이어스를 가한 기판에는 단결정 실리콘이 성장되며 다결정 실리콘의 성장 속도보다 단결정 실리콘의 성장속도가 낮은 것으로 관찰되었다. 플라즈마 증착 중 DC 바이어스에 의한 이온 에너지의 조절은 UHV-ECRCVD에 의한 저온 실리콘 에피탁시에 있어서 중요한 역할을 한다. The spatial potential distribution of electron cyclotron resonance plasma is measured as a function of the substrate DC bias by Langmuir probe method. It is observed that the substrate DC bias changes the slope of the plasma potential near the substrate, resulting in changes in flux and energy of the impinging ions across plasma/substrate boundary along the magnetic field. The effect of the substrate DC bias on the low-temperature silicon homoepitaxy (below 560℃) is examined by in situ reflection high energy electron diffraction (RHEED), cross-section transmission electron microscopy (XTEM), plan-view TEM and high resolution transmission electron microscopy (HRTEM). While the polycrystalline silicon layers are grown with negative substrate biases, the single crystalline silicon layers are grown with positive subatrate biases. As the substrate bias changes from negative to positive values, the growth rate decreases. It is concluded that the control of the ion energy during plasma deposition is very important in silicon epitaxy at low temperatures below 560℃ by UHV-ECRCVD.
평판 유도 결합형 $CH_4/H_2/Ar$ 플라즈마를 이용한 GaN 건식 식각에서 공정변수가 저항성 접촉 형성에 미치는 영향
김문영,태흥식,이호준,이용현,이정희,백영식,Kim, Mun-Yeong,Tae, Heung-Sik,Lee, Ho-Jun,Lee, Yong-Hyeon,Lee, Jeong-Hui,Baek, Yeong-Sik 대한전기학회 2000 전기학회논문지C Vol.54 No.12
We report the effects of etch process parameters on the ohmic contact formation in the plasma etching of GaN. Planar inductively coupled plasma system with $CH_4/H_2/Ar$gas chemistry has been used as etch reactor. The contact resistance and the specific contact resistance have been investigated using transfer length method as a function of RF bias power and %Ar gas concentration in total flow rate. AES(Auger electron spectroscopy) analysis revealed that the etched GaN has nonstoichiometric Ga rich surface and was contaminated by carbon and oxygen. Especially large amount of carbon was detected at the sample etched for high bias power (or voltage) condition, where severe degradation of contact resistance was occurred. We achieved the low ohmic contact of $2.4{\times}10^{-3} {\Omega}cm^2$ specific contact resistance at the input power 400 W, RF bias power 150 W, and working pressure 10mTorr with 10 sccm $CH_4$, 15 sccm H2, 5 sccm Ar gas composition.
글로벌 모델에 의한 CF₄플라즈마에서의 라디칼 및 이온 밀도 계산
이호준(Ho-Jun Lee),태흥식(Heung-Sik Tae),이정희(Jung-Hee Lee),이용현(Yong-Hyun Lee),황기웅(Ki-Woong Whang) 한국진공학회(ASCT) 1998 Applied Science and Convergence Technology Vol.7 No.4
글로벌 모델을 사용하여 CF₄플라즈마 내부에서의 각 중성및 이온 라디칼 밀도를 계산하였다. 중성 입자로서는 플루오린 원자가 가장 많고, 높은 입력 전력 조건의 경우 CF나 CF^+와 같은 저 분자 해리종이 주종을 이룬다. 압력이 증가 할수록 하전 입자의 밀도는 증가하나 전자 온도의 감소로 이온화율은 감소한다. 공급 가스인 CF₄의 해리율은 압력에 따라 증가한후 다시 감소하는 양상을 보인다. 전자 온도 및 밀도는 입력 유량에 대해서 거의 변화가 없다. CF₄의 해리율은 유량 증가에 따라 선형적으로 감소하며 이는 CF₃의 증가와 CF의 감소로 이어진다. 식각 실험 결과와의 비교를 통해 플루오로 카본 이온종 및 높은 C/F 비를 갖는 중성 라디칼의 상대적 밀도 증가가 SiO₂/Si 식각 선택도 향상에 중요함을 알 수 있었다. Radical and ion densities in a CF₄ plasma have been calculated as a function of input power density, gas pressure and feed gas flow rate using simple 0 dimensional global model. Fluorine atom is found to be the most abundant neutral particle. Highly fragmented species such as CF and CF^+ become dominant neutral and ionic radical at the high power condition. As the pressure increases, ion density increases but ionization rate decreases due to the decrease in electron temperature. The fractional dissociation of CF₄ feed gas decreases with pressure after increasing at the low pressure range. Electron density and temperature are almost independent of flow rate within calculation conditions studied. The fractional dissociation of CF₄ monotonically decreases with flow rate, which results in increase in CF₃ and decrease in CF density. The calculation results show that the SiO₂ etch selectivity improvement correlates to the increase in the relative density of fluorocarbon ion and neutral radicals which has high C/F ratio.