Korean Journal of Materials Research, Vol.9, No.6, 551-555, June, 1999
DC Magnetron 반응성 스퍼터링 방법을 이용한 stoichiometric Ta2O5 막의 증착조건에 관한 연구
A Study on the Deposition Condition for Stoichiometric Ta2O5 Thin Films by DC Magnetron Reactive Sputtering Technique
초록
DC Magnetron 반웅성 스퍼터령 방법을 이용해 stoichiometric Ta2O5 막을 얻을 수 있는 중착조건에 대해 연구하였다. DC power와 Ar 가스 유량을 각각 200 W 와 60sccm 으로 고정한 상태에서 O2 가스유량올 달리하여 박막을 중착하였다. O2가스 20sccm 이상의 조건에서는 모두 비정질이며 굴절률은 약 2.1, 유전상수는 약 25인 Tantalum oxide 막을 얻을 수 있었는데, 그 중에서 커패시터 유전체로서의 성질은 O2가스 유량이 50sccm 일 때 가창 우수하였다. 이것은 RBS를 통해 표준시펀과 비교하여 분석한 결과 이 조건에서 중착된 박악의 조성이 stoichiometric Ta2O5에 가장 가깝기 때문으로 설명될 수 있었다. XPS 를 통해 분석된 결과도 이 조건에서 중착된 박막이 stoichiometric Ta2O5라는 것을 확인시쳐주었다. 플라스마의 최대전압은 O2가스 유량이 30sccm 일 때 나타났는데 이는 최대전압 조건에서 stoichiometric 막을 얻을 수 있다고 제안한 Schiller 의 주장이 정확하지 않다는 것을 보여주며, stoichiometric 막을 얻기 위해서는 최대전압조건보다 더 많은 산소가 필요한 것으로 생각된다. 최적조건에서 중착된 박막으로 만들어진 커패시터의 누설전류는 전기장 0.5 MV /cm 에서 1 x 1O-'A/cm2 이었으며, 항복전기장세기는 2 MV/cm 이상이었다.
The deposition condition to obtain stoichiometric Ta2O5 films, which is still controversial, using magnetron reactive sputtering was studied. The films were deposited by varying O2 gas flow rate with sputtering power and Ar gas flow rate of 200W and 60 sccm fixed. At the conditions of O2 gas flow rate over 20 sccm, amorphous Tantalum oxide films with the refractive index of 2.1 and dielectric constant of 25 were deposited. Among those films, the capacitors dielectric properties of the film deposited at the condition of O2 gas flow rate 50 sccm was best, the leakage current was 1 × 10-8 A/cm2 at the electric field strength of 0.5 MC/cm and the breakdown field strength was over 2.0 MV/cm. This result could be explained from the analysis comparing with a standard sample using RBS because the composition of the film deposited at this condition was closest to the stoichiometric Ta2O5. The result of XPS analysis convinced that this film was stoichiometric Ta2O5 film. A maximum cathode voltage was observed when O2 gas flow rate was 30 sccm. This shows that the Schiller's proposition that one can obtain stoichiometric films at the condition of maximum cathode voltage is not correct and more oxygen than that of the maximum voltage condition is necessary to deposit the stoichiometric Ta2O5 films.
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