| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2014년 봄 (05/15 ~ 05/16, 창원컨벤션센터) |
| 권호 | 20권 1호 |
| 발표분야 | A. 전자/반도체 재료(Electronic and Semiconductor Materials) |
| 제목 | Improved Integration of high-K dielectric on MoS2 by Using Metal Oxide Seed Layer |
| 초록 | MoS2를 포함한 Transition Metal Dicalcogenides (TMDs)의 2-Dimensional 층상 구조는 high carrier mobility와 thin/flat한 morphology 때문에 차세대 반도체 소자의 채널층으로서 주목받고 있다. 하지만 TMDs의 2-D 구조에서는 dangling bonds가 표면에 없기 때문에 고온에서 ALD를 이용해 유전체를 증착 하기 어렵다. 기존의 증착 과정과는 다르게 2-D 층상 구조와 유전체 사이에 Metal oxide seed layer를 형성한 후 유전체를 ALD로 증착 하면 층상 구조와 유전체 간의 표면 에너지 격차가 감소하여 유전체의 증착 정도가 향상된다. 향상된 증착 정도에 따라 유전체 표면 또한 균일하고 flat한 Morphology를 보이게 된다. 본 연구에서는 MoS2 상의 표면에 1nm 두께의 Al metal 층을 Evaporator로 증착 하고 traveling wave type의 thermal ALD로 100℃에서 oxidation step을 진행하여 Al2O3 metal oxide seed layer를 형성시킨다. Seed layer 위에 ALD로 250℃에서 High-K 유전체인 Al2O3층을 10nm 두께로 증착 하였다. Seed layer의 유무에 따른 유전체의 표면 Morphology를 Atomic Force Microscopy (AFM)으로 관찰된 Root Mean Square(RMS) roughness로 측정하고, seed layer의 oxidation 정도와 그에 따른 유전체 층과의 표면에너지 감소 효과를 X-ray Photoelectron Spectroscopy(XPS)로 분석하였다. 또한, Optical Microscopy(OM), Scanning Electron Microscopy (SEM) 등을 통하여 유전체가 증착된 2-D MoS2의 표면 구조를 관찰하고 Raman Spectroscopy를 통해 layer 두께를 측정하였다. AFM 상의 RMS 분석결과, metal oxide seed layer를 유전체와 MoS2 사이에 증착 한 경우 RMS가 낮아짐으로써 향상된 증착 정도에 의해 flat한 표면을 가짐을 확인할 수 있었다. 본 연구결과는 MoS2를 이용한 반도체 소자 제작시 중요하게 사용될 수 있는 technique이라과 생각된다. |
| 저자 | 손석기1, 유선문2, 최문석3, 김도형1, 최창환1 |
| 소속 | 1한양대, 2KASIT, 3신소재공학과 |
| 키워드 | 2D material; TMD; MoS2; ALD high-K |
