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반도체소자의 절연막응용을 위한 폴리이미드 박막의 제작과 특성
김형권(Hyeong-Gweon Kim),이은학(Eun-Hak Lee),박수홍(Su-Hong Park),이백수(Beak-Su Lee),이덕출(Duck-Chool Lee) 한국진공학회(ASCT) 1999 Applied Science and Convergence Technology Vol.8 No.3(2)
본 연구에서 폴리이미드 박막을 반도체 소자의 층간 절연막으로 응용하기 위하여 건식법인 진공 증착 중합법으로 제조하고 그 특성을 자세히 조사하였다. 증착 중합된 박막은 열경화에 의해 박막내부의 조밀도가 향상되고, 박막의 표면상태도 균일하여져 양질의 폴리이미드 박막을 제조할 수 있음을 알 수 있었다. 제작된 폴리이미드 박막은 25℃에서 3.2×10^(15) Ω㎝의 저항율과 절연파괴강도 4.61 ㎹/㎝, 유전율 3.9(10 ㎑), 유전손설 0.032(10 ㎑) 값을 나타내었다. 또한 내열특성으로 230℃에서 20,000시간 이상 견딜 수 있다고 예측할 수 있었다. 이는 반도체소자에 사용되고 있는 SiO₂와 비슷한 특성을 갖고 있는 것으로, 반도체공정에서 고분자 절연막을 건식법으로 제조 할 수 있음을 알 수 있다. In this paper, polyimide thin films are fabricated by vapor deposition polymerization method appling to the interlayer insulator of semiconductor device, and are investigated in detail. It is found that the packing density and uniformity of films deposited by thermal evaporation are increased according to curing temperature. The resistivity, breakdown strength, relative permitivity, and dielectric loss are 3.2×10^(15) Ω㎝, 4.61 ㎹/㎝, 3.9(10 ㎑), and 0.032(10 ㎑) at 25℃, respectively. This thin films can be endured at 230℃ for 20,000 hours. Finally, we conclude that the thin films having the characteristics similar to those of SiO₂ can be used as an insulation film between layers of semiconductor device.
플라즈마 중합막의 기판재질 의존성과 전자선 조사 특성에 대한 연구
김종택(Jong-Taek Kim),박수홍(Su-Hong Park),김형권(Hyeong-Gweon Kim),김병수(Byung-Su Kim),이덕출(Duck-Chool Lee) 한국진공학회(ASCT) 1998 Applied Science and Convergence Technology Vol.7 No.4
본 연구에서는 플라즈마 중합 반응의 기판 재질과 전극 위치에 대한 의존성을 규명하기 위해서 Ar방전의 발광 분석을 행하였으며 제작된 박막의 가교성을 확인하기 위해서 전자빔 노광을 시켜보았다. 기판의 재질이 도체 및 절연체인 양자의 경우를 비교해 보면 전자는 후자에 비해서 전체적으로 발광 스펙트럼의 피이크 강도가 크게 나타났으며, 준안정상태에 대한 피이크와 이온에 대한 피이크를 검토한 결과, 기판이 절연물일 때는 전극의 위치를 멀게 할수록 이온의 피이크 강도가 극단까지 떨어짐을 알 수 있었다. 제작된 중합 스티렌 박막을 통하여 발광 스펙트럼의 변화에 따라서 막의 가교성 변화가 생기는 것을 알 수 있었으며 이 막을 전자빔에 노광하였을 때, 기판이 절연물인 경우에는 패턴을 제작하는 것이 가능하였다. The dependance of substrate material and electrode position were studied by radiation analysis of Ar discharge, and electron beam radiation was applied to confirm the crosslinked structure of the film. Comparing the conductor substrate with the insulator substrate, the former had lager peak density of radiation spectrum than latter. From the result of peak density of metastable state and ion, it was confirmed that the peak density of ion was falling to the down limit with increasing the distance of electrode position in the insulator substrate. The extent of crosslinking reactions of the films was investigated by analyzing the radiation spectrum of polymerized films. When the polymerized styrene films was exposed to electron beam, it was possible to form a pattern with the insulator substrate.
진공증착중합법에 의해 제조된 폴리이미드 박막의 플라즈마 처리에 의한 표면의 변화
김형권,이붕주,김종택,김영봉,이덕출,Kim, Hyeong-Gweon,Lee, Boong-Joo,Kim, Jong-Teak,Kim, Yong-Bong,Lee, Duck-Chool 한국전기전자재료학회 1998 전기전자재료학회논문지 Vol.11 No.5
In this study, we intended to investigate aging effect of polyimide prepared by VDPD(vapor deposition polymerized method). The prepared polymide was treated by the oxygen and argon gas plasma. And we evaluated the polyimide treated by plasma from contact angle, surface leakage current, FT-IR and SEM. We know that the structure of polyimide at surface are changed to amide structure by plasma treating. It seems that strong energy of plasma causes breaking the molecular chin of the polyimide. And surface roughness increases with plasma treating time increased and sequentially the wettability and leakage current increases.
진공증착중합법을 이용한 6FDA / 4 - 4′ DDE 폴리이미드 박막의 제조와 전기적 특성
이붕주(Boong-Joo Lee),김형권(Hyeong-Gweon Kim),이덕출(Duck-Chool Lee) 한국진공학회(ASCT) 1998 Applied Science and Convergence Technology Vol.7 No.3
본 논문에서는 건식중합법에 속하는 진공증착 중합법을 이용하여 내열 절연성 박막을 제작하고 열경화 온도에 따른 박막의 물성과 전기적 특성에 대해 연구하였다. hexafluoroisopropyliden-2,2-bis [phthalicanhydride] (6FDA)와 4,4′-diamino diphenyl ether (DDE) 단량체를 화학량론적으로 최적의 온도인 214℃, 137℃ 부분에서 같은 증발율을 보일때 폴리이미드를 형성하였다. 진공증착 중합된 박막은 열경화에 의해 이미드특성 피이크가 증가되며, 폴리아믹산의 형태에서 폴리이미드 형태로 축중합되어짐을 알 수 있었다. 열경화 온도가 증가함에 따라 박막의 두께는 감소되고 굴절율은 증가된다. 열경화 온도가 300℃인 경우 최적임을 알았고, 이 온도에서 열경화 시킨 폴리이미드의 전기적 특성에서 100㎐~200㎑ 주파수에서는 3.7의 비유전율을 나타내었고, 유전정접은 0.008의 낮은 값을 보였다. 또한, 30℃에서 약 1.05×10^(15) Ω㎝의 저항율을 보였다. In this paper, thin films of polyimide (PI) were fabricated by vapor deposition polymerization method (VDPM) of dry processes. The film′s properties with curing temperature and electrical properties were studied. The synthesis of hexafluoroisopropyliden-2,2-bis[phthalic anhydride] (6FDA) and 4,4′-diamino diphenyl ether (DDE) was carried out by vapor deposition polymerization (VDP) with the same deposition rate. The evaporation temperature of 6FDA and DDE were 214℃ and 137℃, respectively, so as to preserve balance of stoichiometry. The polyamic acid (PAA) made by VDPM were changed to PI by thermal curing. The uniformity and density of PI thin films were increased according to increasing curing temperature. The relative permittivity and dissipation loss factor were 3.7 and 0.008 at the frequency of 100㎐~200㎑, respectively, for the fabricated in the curing temperature of 300℃. Also, the resistivity was about 1.05×10^(15) Ω㎝ at 30℃.