The effect of - seeding on microstructural development of silicon nitride based materials has been investigated. In particular, to observe more distinctly the abnormal grain growth in pressureless sintering, fine -(mean particle size: 0.26 ) powder classified by sedimentation method was used. It was possible to prepare silicon nitride with abnormally grown grains under low nitrogen pressure of 1 atm thanks to the heterogeneous nucleation on seed particles. The size and morphology of silicon nitride grains were strongly influenced by the presence of - seed and overall chemical composition. For specimens with initially low -content, the large grains grew without a significant impingement by other large grains. On the contrary, for specimens with initially high -content, steric hindrance was effective. The resulting microstructure was less inhomogeneous and characterized by unimodal grain size distribution.

질화규소로 코팅된 질화규소-질화붕소 이층 층상복합재료의 접촉하중에 의한 파괴거동을 고찰하였다. 그 결과 코팅층내에서 새로운 종류의 균열들이 발견되었고, 이러한 균열들은 기하학적으로 원추 모양을 가짐을 확인하였다. 외부에서 가한 하중의 에너지는 코팅층 뿐 아니라 damage를 흡수할 수 있는 기판층 내로 분산되어 코팅층에서 시작된 균열들의 전파가 억제되었다.

WNx 는 리소그라피 마스크의 흡수체나 VLSI 기술에서 금속연결의 확산방지재로써 주목을 받고 있다. RF마르네트론 스퍼터링법으로 여러 증착변수에서 제조한 WNx 막을 고찰하였다. SiNx 멤브레인 위에 증착된 박막의 결정구조는 질소아르곤 가스유량비(0-30%), 가스압력(10-43mTorr), RF출력(0150W)및 기판과 타겟사이의 거리 6cm에서 증착한 WNx 박막은 비정질이였으며 다른 조건에서는 표면이 거친 다결정질이었다. 비정질 박막은 rms가 3.1Å으로 아주 매끈하여 X-선 마스크용 흡착제로써 적합할 것으로 기대된다.

현재 전기, 전자, 우주, 자동차, 무기 등의 여러 분야에서 응용되고 있는 TaNx 다층박막저항체의 특성을 개선하기 위하여 magnetron sputtering법으로 TaNx박막을 제조한 후, 온도와 질소분압에 따른 전기저항 및 TCR특성 변화를 조사하였고, 미세조직이 이들 전기적 성질에 미치는 영향을알아보기 위해 상분석과 morphology를 관찰하였다. 그 결과, TaNx을 코팅한 박막의 전기저항은 N2Ar이 0.4 이상에서, 금속전도특성에서 이온전도특성으로 변화하였으며,Cr이 TCR효과를 안정시키는 역할은 하여 TaNx/A I2 O3보다 TaNx/Cr/A i2 O3박막의 TCR특성이 더 안정하게 나타났다. 또한 TaNx/A I2 O3박막과 TaNx/Cr/A i2 O3박막의 경우 모두 N2/Ar이 0-0.4정도에서 TCR효과에 좋은 특성을 나타내었다. X-선회절 실험 결과 N2/Ar비가 1일 경우에 T a2 N.8이 생성되었고, 분압이 증가함에 따라 비정질이 생성되었다. morphology가 N2/Ar이 증가함에 따라 입자의 모양이 불연속아일랜드 형태로 변화하였으며, 이것은 질소분압에 따른 전기저항 변화와 일치하였다.다.

2종류의 질화규소에 대하여 Ring형시험편을 이용하여 접촉피로시험을 하였다. 질화규소는 금속재료에서와 같은 형태의 피로현상을 나타냈고, 파면해석 및 관찰결과 접촉피로에 있어서 균열의 발생은 고탄소크롬강의 경우와 같이 표면하의 반복전단응력에 의한 것으로 밝혀졌다. 그리고 시험펴 파단면에서 표면하의 Heltz전단응력의 변동이 최대로 되는 깊이의 위치에 다수의 균열이 관찰되었다.

본 연구는 가스압소결 질화규소의 혼합모드에 있어서 파괴거동을 실온 및 1000˚C에서 조사하였다. 실험은 누프압흔을 도입한 시험편을 사용하여 소둔처리에 의해 잔류응력을 제거하고, 4점굽힘법을 이용하였다. 실험결과, 종래 제창되고 있는 파괴기준과 일치하지 않고, 그래서 새롭게 4차관수의 근사식을 제안하였다.

Reactive dc magnetron sputtering 법을 이용하여 증착한 molybdenum mitride 박막의 Cu 확산 방지막 특성을 조사하였다. Cu 확산 방지막으로서 molybdenum nitride 박막의 열적안정성을 관찰하기 위하여 molybdenum nitride 박막 위에 Cu를 evaporation 법으로 증착하고 진공 열처리하였다. Cu/r-Mo2N/si 구조는 600˚C, 30분간 열처리 시까지 안정하였다. 확산 방지막의 파괴는 650˚C, 30분간 열처리 시부터 격자 확산(lattice diffusion)이나 입계(grain boundary)과 결함(defect)을 통한 확산에 의해 나타나기 시작하였고, 이 때 molybdenum silicide과 copper silicide의 형성에 기인된 것으로 생각되었다. 열처리 이후 Cu/r-Mo2N/Si 사이의 상호반응이 증가하였다. 이는 Rutherford backscattering spectrometry, Auger electron spectroscopy 그리고 Nomarski microscopy 등의 분석을 통해 조사되었다.

MOCVD(Metal-Organic Chemical Vapor Dposition) TiN 박막을 다양한 온도와 압력에서 tetrakis-dimethyl-amino-titanium(TDMAT (Ti[N(CH3)2]4))의 자체 열분해와 NH3와의 반응을 사용하여 형성하였다. 비저항은 박막내의 불순물 함량에 의존하였는데 특히 XPS curve fitting 결과 주요 불순물인 탄소와 산소 같은 불순물들이 박막내에서 다양한 침입형화합물을 만들어 박막의 물리적, 전기적 특성에 영향을 준다는 것을 알았다. Metal-organic source만을 사용하여 TiN을 형성할 경우 지름이 0.5μm이고 aspect ratio가 3:1인 구멍에서 step coverage가 매우 우수하였으나 NH3를 흘림에 따라 step coverage가 감소하는 것이 SEM으로 확인되었는데 이는 각각의 활성화에너지와 관련된 것으로 보인다.

질화규소 요업체에서 입계상의 변화가 파괴인성에 미치는 영향에 대해 살펴보았다 실험에는 Si3N4-Y2O3-SiO2(YS)계와 Si3N4-Y2O3-A12O3(YA) 계를 사용하였으며, 1750˚C에서 Can/HIP 처리한 후 1800~2000˚C 온도구간에서 열처리시키면서 입계상의 변화에 따른 파괴인성의 변화를 조사하였다. 열처리 온도구간에서 입계상이 비정질상만으로 존재하였던 YA계의 경우는 열처리 온도가 증가되어 입성장됨에 따라 파괴인성 값이 증가되었으나, 1900˚C 이상에서 열처리될 때 입계상이 결정상에서 비정질상으로 변화하였던 YS계의 경우는 오히려 파괴인성 값이 급격히 감소되었다. YS계에서 파괴인성의 급격한 저하는 열처리 온도 증가에 따라 입계상이 결정상과 비정질상의 공존 상태에서 비정질상만의 상태로 전이하며 파괴거동에 영향을 미쳤기 때문이라고 생각된다.

실리콘 질화막을 습식 산화하여 제작한 산화막/질화막 복합층과 이 박막의 산화막을 식각하여 제작한 oxynitride 박막의 물리적, 전기적 특성을 기술하였다. 900˚C에서 산화시간이 증가함에 따라 산화막/질화막의 경우에는 축전용량은 급격히 감소하였으나 절연 파괴전장은 증가하였다. Oxynitrite박막은 축전용량과 절연파괴 전장이 모두 증가하였다. Oxynitride박막의 경우 축전 용량의 증가와 절연 파괴 전장이 증가하였는데 이는 유효 주께 감소와 박막의 양질화에 기인하였다. 또한, 산화 시강의 증가에 따라 Oxynitride박막의 TDDB특성과 초기 불량율도 향상되었다. 결론적으로 Oxynitride박막은 dynamic기억소자의 유전체 박막으로 사용하기에 적합하였다.

열산화막위에 LPCVD법을 이용하여 질화막을 형성시킨 후, 질화막의 열처리 유무와 습식재산화처리의 공정조건에 따른 다양한 막의 두께를 가진 ONO(oxide nitride oxide)캐패시터를 제작하여 여러가지 물성을 조사하였다. 질화막을 습식산화처리하여 전체막의 굴절윷과 식각거동을 관찰한 결과, 40Å두께의 질화막은 치밀하지 못하여 계속되는 산화공정동안에 하부층 산화막이 성장되었고 정전용량의 확보능력도 떨어졌다. ONO다층유전박막의 전도전류는 하부층 혹은 상부층 산화막의 두께가 증가함에 따라 감소하였다. 그러나 산화막이 50Å 이상인 경우에는 정전용량의 감소요인으로 작용할 뿐, hole유입에 대한 barrier역할은 크게 향상되지 못하였다. 산화전 질화막에 대한 열처리 효과는 막의 굴절율과 정전용량에 큰 영향을 주지 못하였으나 절연파괴전압은 약 2-3V 상승효과를 보였다.