| 초록 |
최근 소자의 크기 감소에 따른 게이트 유전막 두께의 감소에 따라 tunneling current와 pinhole density의 급격한 증가로 인한 life time 감소로 인하여 3nm 이하로는 두께를 낮추기가 어렵게 되었다. 이와 같은 한계를 극복하기 위하여 기존의 SiO2를 대체할 수 있는 새로운 게이트 유전막 재료를 찾으려는 연구가 계속되고 있는데, 이 중에서 비교적 높은 유전상수와 band gap을 가지고 있으며 실리콘과 계면에서 안정한 REOs(rare earth oxides) 계열의 원소들이 많은 각광을 받고 있다. 이번 연구에서는 REOs 중의 하나인 Nd oxide를 Nd(tmhd)3 전구체를 사용하여 액체 직접 주입 방식(Direct Liquid Injection)의 화학 기상 증착법(CVD)을 이용하여 증착하였고, 증착된 박막의 여러 가지 물리적, 전기적 특성들을 평가하였다. 220oC의 기화기 온도에서 가장 높은 증착 속도를 나타내었고, 550oC까지는 기판 온도가 증가함에 따라 증착 속도가 증가하였으며, 550oC이상에서는 전구체의 기상반응에 의하여 증착 속도가 감소됨을 확인하였다. 또한 증착된 Nd oxide 박막을 산소 분위기에서 온도를 600∼1000oC까지 변화시켜서 열처리를 시행한 후 박막의 결정성과 전기적 특성을 XRD, SEM, AFM, LCR meter 등을 이용하여 분석하여 보았다. 475oC에서 증착한 박막은 cubic phase를 나타내었으며 온도가 증가함에 따라 결정성이 증가하며 1000oC에서는 실리케이트상으로 변함을 확인하였다. 800oC의 열처리 조건에서 낮은 거칠기와 누설 전류 밀도, 그리고 높은 유전 상수를 나타냄으로서 게이트 절연막으로 이용 가능한 좋은 특성을 나타내고 있음을 확인할 수 있었다. 산소분위기에서 800oC의 온도로 열처리한 Nd oxide 박막의 유전 상수는 11.48 이고 누설 전류 밀도는 1V에서 1.98×10-7 A/cm2 이다. |
