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LPCVD로 증착한 텅스텐 박막의 증착 조건 제어에 의한 접착성 및 저항 특성 향상
노관종(Kwanchong Roh),윤선필(Sunpil Youn),윤영수(Youngsu Youn),노용한(Yonghan Roh) 한국진공학회(ASCT) 2000 Applied Science and Convergence Technology Vol.9 No.4
LPCVD 방식에 의해 산화막과의 접착성이 양호하고 ~10μΩㆍ㎝의 낮은 비저항을 갖는 텅스텐 박막을 성장시킬 수 있었다. 텅스텐의 산화막에 대한 접착성은 기판온도가 높을수록, SiH₄/WF_6 비율이 증가할수록 우수하였다. 특히, 가스 비율이 2인 경우 350℃에서도 텅스텐의 성장이 가능하였으며, β-W의 성장으로 비저항이 높았으나 H₂ carrier 가스를 증가시켜 최소화시킬 수 있었다. 따라서, 텅스텐의 산화막에 대한 접착성 향상을 위해 복잡한 증착 공정이나 부가적인 공정을 사용하지 않고 단순히 증착온도, 가스 비율, carrier 가스 조건을 조절함에 의해 해결될 수 있음을 확인하였다. Tungsten(W) thin films with good adhesion property and low resistivity (~10μΩㆍ㎝) were deposited directly on SiO₂ by LPCVD. The adhesion property of W thin films on SiO₂ improves as the temperature and/or SiH₄/WF_6 gas ratio increase. Specifically tungsten thin films could be deposited on SiO₂ even at 350℃ if the gas ratio of 2 was employed. The resistivity of tungsten thin films deposited at 350℃ was high due to the presence of β-W. However, the resistivity can be minimized by increasing the amount of H₂ gas flow. Therefore, it is shown in this work that the adhesion of tungsten thin films on SiO₂ can be improved simply by controlling the process parameters (e.g., temperature, gas ratio and H₂ flow rate) without employing complex deposition methods or additional glue layers.
펄스 레이저 증착법으로 증착된 MgTiO₃ 박막의 전기적 특성 분석
안순홍(Soonhong Ahn),노용한(Yonghan Roh),이영훈(Younghun Lee),강신충(Shinchung Kang),이재찬(Jaichan Lee) 한국진공학회(ASCT) 2000 Applied Science and Convergence Technology Vol.9 No.3
차세대 마이크로파 유전체 소자에 응용하기 위한 MgTiO₃ 박막을 펄스 레이저 증착법(PLD, pulsed laser deposition)을 이용하여 400~500℃에서 비정질 상태로 실리콘 기판 위에 성장시킨 후 전기적 특성을 분석하였다. PLD로 증착된 MgTiO₃ 박막의 전기적 특성은 성장 시 온도에 의존하였다. 즉, 증착 온도가 낮아짐에 따라 MgTiO₃ 박막 내부에 존재하는 이상정전하 결함 밀도가 증가하였으며, 이들 결함과 실리콘 기판과의 전하교환에 의하여 High Frequency(HF) C-V 곡선이 음의 방향으로 이동하는 현상이 관측된 것으로 사료된다. 또한, 증작 온도간 HF C-V 곡선 이동 폭 및 이상정전하 밀도는 ~100Å 두께의 SiO₂ 중간층을 사용할 경우에 현저히 감소함을 확인하였다. We have analyzed electrical characteristics of the amorphous MgTiO₃ thin films deposited by pulsed laser deposition (PLD) technique with the temperature of 400~500℃. The electrical characteristics of MgTiO₃ films heavily depend on the deposition temperature. We speculate that the density of anomalous positive charge (APC) substantially increases as the deposition temperature lowers, causing the HF C-V curves shift to the direction of the negative gate voltage. We further observed that both the degree of C-V shift as a function of the deposition temperature and the density of APC were minimized by the use of SiO₂ with thickness of approximately 100 Å between MgTiO₃ films and the Si substrate.
Al / TiO₂ - SiO₂ / Mo 구조를 가진 Antifuse의 전기적 특성 분석
홍성훈(Sunghun Hong),노용한(Yonghan Roh),배근학(Geunhag Bae),정동근(Donggeun Jung) 한국진공학회(ASCT) 2000 Applied Science and Convergence Technology Vol.9 No.3
본 논문에서는 낮은 구동 전압에서 동작하고 안정된 on/off 상태를 갖는 Al/TiO₂-SiO₂/Mo 형태의 안티퓨즈를 제작하였다. 하부전극으로 사용된 Mo 금속은 표면상태가 부드럽고 녹는점이 높은 매우 안정된 금속으로, 표면 위에 제조된 SiO₂의 특성을 매우 안정되게 유지시켰다 또한 TiO₂ 절연막을 SiO₂ 절연막 위에 복층 구조로 증착하여, Ti 금속의 침투로 인한 SiO₂ 절연막의 약화로 동일 두께(100 Å)의 SiO₂ 단일막에 비하여 향상된 절연파괴 전압을 얻을 수 있었다. TiO₂-SiO₂ 이중 절연막을 사용하여 적정 철연파괴전압 및 ON-저항을 구현하였으며, 두께가 두꺼워짐으로 인해 바닥금속의 거칠기의 영향을 최소화시킬 수 있었다. 이중 절연막의 두께는 250 Å이고 프로그래밍 전압은 9.0V이고 약 65Ω의 on 저항을 얻을 수 있었다. This paper is focused on the fabrication of reliable Al/TiO₂-SiO₂/Mo antifuse, which could operate at low voltage along with the improvement in on/off state properties. Mo metal as the bottom electrode had smooth surface and high melting point, and was being kept as-deposited SiO₂ film stable. The breakdown voltage of TiO₂-SiO₂ stacked antifuse was better than that of same-thickness (100 Å) SiO₂ antifuse because of Ti diffusion in SiO₂. The improving breakdown-voltage and on-resistance can be obtained as well as the influence of hillock in the bottom metal is reduced by using double insulator. Low on-resistance (65 Ω) and low programming voltage (9.0V) can be obtained in these antifuses with 250 Å double insulator.
전자주입에 의해 야기되는 MOS 소자의 전류-전압 특성 분석
全賢求(Hyungoo Jeon),崔成佑(Sungwoo Choi),安昞澈(Byungchul Ahn),盧用翰(Yonghan Roh) 大韓電子工學會 2000 電子工學會論文誌-SD (Semiconductor and devices) Vol.37 No.11
금속-산화막-반도체 소자의 산화막에 존재하는 느린 준위에 의한 전류반응 특성을 양방향 전류-전압 측정기술을 적용하여 분석하였다. 게이트 바이어스에 따라 나타나는 충전 및 방전시의 순간전류를 유지시간, 지연시간, 전자주입 방향 및 전자주입량, 그리고 전자 주입 후 상온 방치시간의 함수로서 조사하였다. 느린 준위의 전하교환에 따른 전류 성분을 게이트 전압에 따라 실리콘 내 캐리어의 이동에 의해 나타나는 변위전류와 분리하여 해석하였다. 충전 및 방전시 나타나는 전하교환 전류는 산화막내 정전하 밀도뿐만 아니라 계면준위 밀도에도 크게 의존이 되며, 본 연구에서는 느린 준위의 전하교환 메카니즘을 제시하였다. A simple two-terminal cyclic current-voltage(Ⅰ-Ⅴ) technique was used to measure the current-transients in metal-oxide-semiconductor capacitors. Distinct charging/discharging currents were measured and analyzed as a function of the hold time, the delay time, the gate polarity during the FNT electron injection, the injection fluence and the annealing time after the injection had stopped The charge-exchange current was distinguished from total current-transients containing the displacement current components. Charging/discharging current caused by the charge exchange was strongly dependent not only on the density of postive charges in the SiO₂, but also on the density of interface traps generated during the FNT electron injection. Several tentative mechanisms were suggested.
절연체(CeO₂ / Si)위에 성장된 실리콘 박막의 특성 연구
양지훈(Ji Hoon Yang),문병식(Byung-Sik Moon),김관표(Kwan Pyo Kim),김종걸(Chong Geol Kim),정동근(Donggeun Jung),노용한(Yonghan Roh),박종윤(Chong-Yun Park) 한국진공학회(ASCT) 1999 Applied Science and Convergence Technology Vol.8 No.3(2)
CeO₂/Si 표면에 실리콘의 성장 과정을 연구했다. 실리콘 박막은 전자빔 증착 방법을 사용해 증착되었다. CeO₂ (111) 박막은 700℃의 증착 온도, 5×10^(-5) Torr의 산소 부분압에서 (111)방향의 실리콘웨이퍼 위에 적층 성장하였다. CeO₂/Si위의 실리콘 박막의 적층 성장 조건을 조사하기 위해 여러 온도에서 실리콘을 증착했다. 상부 실리콘은 x-ray diffraction(XRD), double crystal x-ray diffraction(DCXRD), 그리고 transmission electron microscopy(TEM)으로 분석하였다. 690℃보다 높은 증착 온도에서는 CeO₂에서 해리된 산소와 실리콘이 화학적 반응을 일으켜 Si/CeO₂의 계면에서 SiO₂층이 성장하는 것을 관찰했다. 620℃에서 CeO₂/Si 표면에 실리콘을 증착 했을 때 실리콘 박막이 (111)방향을 따라 적층 성장하였다. We have investigated the growing process of a silicon film on the CeO₂/Si surface. The silicon was deposited by using electron beam deposition method. The CeO₂ (111) film was grown on a (111)-oriented silicon substrate at 700℃ at oxygen partial pressure of 5×10^(-5) Torr. To investigate the condition of epitaxial growth of Si films on the CeO₂/Si substrate, we deposited Si at various temperatures. The overlayer silicon was characterized by using x-ray diffraction (XRD), double crystal x-ray diffraction (DCXRD), and transmission electron microscopy (TEM). At temperature higher than 690℃, SiO₂ layer was observed at the Si/CeO₂ interface, which was formed by chemical reaction with silicon and oxygen dissociated from CeO₂. When silicon was deposited on the CeO₂/Si at 620℃, silicon grew epitaxially along the (111)-direction.
금속-산화막-반도체 소자의 계면전하 발생에 미치는 정공과 수소의 역할
노용한 成均館大學校 科學技術硏究所 1996 論文集 Vol.47 No.2
MOS 소자의 게이트산화막에 정공이 트랩핑된 후 계면전하의 발생 메커니즘을 게이트 금속의 종류 및 게이트 인가된 전압의 극성의 함수로써 연구하였다. 기존의 정공 트랩핑에 의한 계면전하의 발생 메커니즘과는 다른 새로운 메커니즘을 확인하였으며, 트랩핑된 정공과 발생된 계면전하의 상관관계는 16 : 1이였다. 본 연구 결과와 기존의 모델들을 토대로 고열전자에 의하여 MOS 소자의 발생하는 계면전하의 발생 메커니즘을 전하와 수소의 역할을 구분할 수 있는 전자주입 fluence의 함수로서 규명하였다. Mechanisms of interface traps induced by hole trapping was investigated as a function of both gate metals and gate polarity applied during the stressing. We find that a new generation mechanism which has not been reported previously, and show that approximately one interface trap is induced by sixteen trapped holes. Based on the current findings, we propose a comprehensive interface-trap generation mechanism which can predict the hot electron effects so that clarify the roles of hydrogen and trapped holes as a function of injection fluences.