| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2004년 봄 (05/14 ~ 05/14, 강릉대학교) |
| 권호 | 10권 1호 |
| 발표분야 | 반도체 I (실리콘) |
| 제목 | MOMBE로 성장한 고유전 HfO2 박막의 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 사용하였으며 박막 성장시간을 달리하여 HfO2 박막을 성장시켰다. 박막 성장 후 각 샘플에 대해 AFM, XRD, TEM, C-V, I-V 측정을 통해 결정학적/전기적 특성을 조사하였다. TEM과 XRD 관찰을 통해 성장시간이 증가함에 따라 선형적인 박막 두께의 변화와 박막의 결정화가 일어나는 것을 확인하였다. 시간변화에 따른 두께변화는 ellipsometry를 통해 관찰 후 박막의 성장속도를 계산하였고, 전기적 특성은 Pt 전극을 sputter로 증착하여 MIS 구조를 만든 후 측정하였다. 이를 통하여 본연구에서 얻어진 HfO2 박막의 유전율은 12.5이였고 시간변화에 따른 유전상수의 snap back 현상이 발견되었다. |
| 저자 | 문태형, 함문호, 김명석, 윤일구, 명재민 |
| 소속 | 연세대 |
| 키워드 | 고유전상수; HfO2; MOMBE |
