β-Ga2O3 has become the focus of considerable attention as an ultra-wide bandgap semiconductor following the successful development of bulk single crystals using the melt growth method. Accordingly, homoepitaxy studies, where the interface between the substrate and the epilayer is not problematic, have become mainstream and many results have been published. However, because the cost of homo-substrates is high, research is still mainly at the laboratory level and has not yet been scaled up to commercialization. To overcome this problem, many researchers are trying to grow high quality Ga2O3 epilayers on hetero-substrates. We used diluted SiH4 gas to control the doping concentration during the heteroepitaxial growth of β-Ga2O3 on c-plane sapphire using metal organic chemical vapor deposition (MOCVD). Despite the high level of defect density inside the grown β-Ga2O3 epilayer due to the aggregation of random rotated domains, the carrier concentration could be controlled from 1 × 1019 to 1 × 1016 cm-3 by diluting the SiH4 gas concentration. This study indicates that β-Ga2O3 hetero-epitaxy has similar potential to homo-epitaxy and is expected to accelerate the commercialization of β-Ga2O3 applications with the advantage of low substrate cost.

A zinc oxide (ZnO) hybrid structure was successfully fabricated on a glass substrate by metal organic chemical vapor deposition (MOCVD). In-situ growth of a multi-dimensional ZnO hybrid structure was achieved by adjusting the growth temperature to determine the morphologies of either film or nanorods without any catalysts such as Au, Cu, Co, or Sn. The ZnO hybrid structure was composed of one-dimensional (1D) nanorods grown continuously on the two-dimensional (2D) ZnO film. The ZnO film of 2D mode was grown at a relatively low temperature, whereas the ZnO nanorods of 1D mode were grown at a higher temperature. The change of the morphologies of these materials led to improvements of the electrical and optical properties. The ZnO hybrid structure was characterized using various analytical tools. Scanning electron microscopy (SEM) was used to determine the surface morphology of the nanorods, which had grown well on the thin film. The structural characteristics of the polycrystalline ZnO hybrid grown on amorphous glass substrate were investigated by X-ray diffraction (XRD). Hall-effect measurement and a four-point probe were used to characterize the electrical properties. The hybrid structure was shown to be very effective at improving the electrical and the optical properties, decreasing the sheet resistance and the reflectance, and increasing the transmittance via refractive index (RI) engineering. The ZnO hybrid structure grown by MOCVD is very promising for opto-electronic devices as Photoconductive UV Detectors, anti-reflection coatings (ARC), and transparent conductive oxides (TCO).

Growth behavior of InGaN/GaN self-assembled quantum dots (QDs) was investigated with respect to different growth parameters in low pressure metalorganic chemical vapor deposition. Locally formed examples of three dimensional InGaN islands were confirmed from the surface observation image with increasing indium source ratio and growth time. The InGaN/GaN QDs were formed in Stranski-Krastanow (SK) growth mode by the continuous supply of metalorganic (MO) sources, whereas they were formed in the Volmer-Weber (V-W) growth mode by the periodic interruption of the MO sources. High density InGaN QDs with 1~2nm height and 40~50nm diameter were formed by the S-K growth mode. Dome shape InGaN dots with 200~400nm diameter were formed by the V-W growth mode. InN content in InGaN QDs was estimated to be reduced with the increase of growth temperature. A strong peak between 420-460 nm (2.96-2.70 eV) was observed for the InGaN QDs grown by S-K growth mode in photoluminescence spectrum together with the GaN buffer layer peak at 362.2 nm (3.41 eV).

Polycrystalline germanium (Ge) thin films were grown by metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) using tetra-allyl germanium [Ge(allyl)4], and germane (GeH4) as precursors. Ge thin films were grown on a TiN(50nm)/SiO2/Si substrate by varying the growth conditions of the reactive gas (H2), temperature (300-700˚C) and pressure (1-760Torr). H2 gas helps to remove carbon from Ge film for a Ge(allyl)4 precursor but not for a GeH4 precursor. Ge(allyl)4 exhibits island growth (VW mode) characteristics under conditions of 760Torr at 400-700˚C, whereas GeH4 shows a layer growth pattern (FM mode) under conditions of 5Torr at 400-700˚C. The activation energies of the two precursors under optimized deposition conditions were 13.4 KJ/mol and 31.0 KJ/mol, respectively.

TiN barrier 막 위에 metal organic chemical vapor deposition (MOCVD)법으로 Cu막을 증착함에 있어 TiN막 표면을 먼저 세정처리하지 않고 바로 Cu막을 증착하려하면 Cu의 핵생성이 어렵고, 그 결과 연속된 Cu막이 형성되지 못한다. 본 연구에서는 SEM, AES, AFM 등의 분석방법을 사용하여 TiN 막 표면에 대한 플라즈마 전처리 세정이 Cu막의 핵생성에 미치는 효과에 관하여 조사하였다. Gu의 전처리 세정방법으로는 direct플라즈마 방식이 원거리 플라즈마 방식보다 훨씬 더 효과적이다. 또한 수소플라즈마 전처리 시 rf-power와 플라즈마 조사시간이 증가함에 따라 세정효과는 더 증대된다. 플라즈마 전처리가 Cu의 핵생성을 고양시키는 원리는 다음과 같다. 플라즈마 내의 수소이온이 TiN과 반응하여 NH3가 됨으로서 질소 성분이 제거되어 TiN이 Ti로 환원된다. Cu는 TiN기판보다는 Ti기판상에서 핵생성이 더 잘 되므로 플라즈마 전처리는 Cu의 핵생성을 돕는 효과를 가져온다.

반도체 메모리 소자에 이용되는 하부전극의 Pt 박막을 MOCVD 증착방법을 이용하여 SiO2(100nm)/Si 기판위에 증착하였다. 반응개스로 O2개스를 사용하였을 경우에 순수한 Pt 박막을 얻었으며 증착층은(11)우선방향을 가지고 성장하였다. 증착온도가 450˚C에서는 결정립 경계에 많은 hole이 형성되어 박막의 비저항을 증가시켰다. MOCVD에 의해 얻어진 Pt 박막은 전 증착온도범위에서 인장응력을 가지고 있었으며 400˚C이상의 온도에서 hole이 형성되면서 응력은 감소하였다. MOCVD-Pt 위에 PEMOCVD로 증착한 강 유전체 SrBi2Ta2O9박막은 균일하고 치밀한 미세구조를 보였다.

본 연구에서는 PET(PentaEthoxy Tanatalum:Ta(OC2H5)5) 유기금속 화합물 전구체를 사용하여 차세대 초고집적회로 제조시 고유전체 물질로 유망한 Ta2O5 박막을 열화학증착 방법에 의하여 증착하였다. 본 증착실험을 통하여 여러 가지 운속기체, 기판온도, 반응압력 등의 공정변수가 층덮힘에 미치는 영향을 고찰하였으며 Monte Carlo 전산모사 결과와 기판온도 변화에 따른 층덮힘 패턴의 변화에 대한 실험결과를 비교하여 부착계수를 산출하였다. 운송기체로는 N2, Ar, He을 바꿔가며 실험하였으며 He>N2>Artns으로 층덮힘이 양호한 것으로 나타났다. 이는 운송기체의 종류에 따라 운동량 확산도, 열 확산도, 물질 확산도 등의 이동현상 특성값들이 다르기 때문이라 생각된다. 기판온도의 증가는 운송기체의 종류에 관계없이 층덮힘을 악화시켰으며 도랑내부에서의 Knudsen 확산과 표면반응물의 탈착에 비해 표면반응이 보다 지배적인 역할을 담당함을 알 수 있었다. 또한 질소를 운송기체로 사용한 경우에 부착계수의 겉보기 활성화 에너지는 15.9Kcal/mol로 나타났다. 그리고 3Torr 이하에서 반응압력이 증가하는 반응압력이 증가하는 경우에는 물질 확산도의 감소 효과 때문에 층덮힘이 악화되었다. 본 연구결과 3Torr, 350˚C에서 He 운송기체를 이용한 경우가 가장 우수한 층덮힘을 얻을 수 있는 최적 공정 조건임을 알 수 있었다.

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.

저압 유기금속 화학 증탁법에 의하여 Pt/Ti/SiO2/Si 기판위에 (Ba1-x , Srx)TiO/3박막이 제조 되었다. 제조된 BST 박막의 결정화도는 증착온도가 증가함에 따라 (100)방향으로 우선 성장하였다. 900˚C에서 증착한 BST 박막은 100kHz의 주파수에서 유전상수가 365, 유전손실이 0.052를 나타내었다. 인가전계에 따라 축전용량의 변화가 작은 상유전 특성을 보였으며 0.2MV/cm인가 전계에서 축적 전하 밀도(charge storage density)는 60fC/μm2을, 0.15MV/cm인가 전계 영역에서 누설 전류밀도(leakage current density)는 20nA/cm2을 나타냈다.냈다.