| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2005년 봄 (05/26 ~ 05/27, 무주리조트) |
| 권호 | 11권 1호 |
| 발표분야 | 반도체재료 |
| 제목 | MOMBE로 성장한 고유전 HfO2 박막의 화학적, 전기적 특성 |
| 초록 | 반도체 소자의 고집적화가 진행됨에 따라 게이트 길이 0.1㎛ 이하의 소자 구현을 위해서는 MOS 구조에서 게이트 유전막의 두께가 10～15Å 이하가 되도록 요구되고 있다. 하지만, 현재 사용되고 있는 SiO2의 경우 이러한 두께 감소는 게이트 공핍효과 및 터널링에 의한 누설전류 증가 등의 문제점이 있어 이를 극복하기 위한 새로운 고유전 물질의 개발이 필요하게 되었다. 지금까지 Al2O3, TiO2, Ta2O5를 비롯한 많은 고유전 물질들이 연구되어 왔는데 이러한 고유전 물질은 높은 유전상수 외에도 낮은 누설전류, 실리콘 기판과의 열역학적 안정성등이 고려되어야 한다. 이러한 배경에서 20～25의 비교적 높은 유전상수를 가지며 5.16～7.8eV의 큰 밴드갭을 갖는 Hafnium 산화막이 대체 물질중의 하나로서 관심을 모으고 있다. 현재까지 박막 증착방법으로는 CVD(Chemical Vapor Deposition)와 ALD(Atomic Layer Deposition)가 일반적으로 사용되었는데 본 연구에서는 Hf-t-butoxide precursor를 이용한 MOMBE(Metal Organic Molecular Beam Epitaxy) 방법을 사용하여 (100)방향 p-type Si 기판 위에 HfO2 박막을 성장시키고 그 특성을 관찰하였다. 캐리어 가스로는 Ar을, 산화제로서 O2 가스를 사용하여 HfO2 박막을 성장시킨 후 온도를 500～800℃로 변화시켜가며 질소분위기에서 열처리를 하였다. 열처리 온도가 HfO2 박막의 전기적, 화학적 특성에 미치는 영향을 관찰하기 위해 각 샘플에 대해 TEM, ARXPS, C-V, I-V 측정을 하였다. ARXPS, C-V를 통해 열처리 온도변화에 따라 박막 조성의 급격한 변화가 관찰되었으며 이러한 변화는 accumulation capacitance와 같은 HfO2 박막의 전기적 특성에 큰 영향을 미친다는 것을 확인하였다. 온도변화에 따른 화학적 조성변화는 ARXPS를 통해 관찰 후 각 조성성분의 비율을 계산하였고, 전기적 특성은 Pt 전극을 sputter로 증착하여 MIS 구조를 만든 후 측정하였다. |
| 저자 | 문태형, 최지혁, 명재민 |
| 소속 | 연세대 |
| 키워드 | High-k; HfO2; MOMBE |
