| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2012년 봄 (05/17 ~ 05/18, 무주덕유산리조트) |
| 권호 | 18권 1호 |
| 발표분야 | A. 전자/반도체 재료(Electronic and Semiconductor Materials) |
| 제목 | La2O3/HfO2 나노 층상구조를 이용한 MIM capacitor의 특성 향상 |
| 초록 | 란타늄 산화물 (La2O3) 박막은 하프늄 산화물 (HfO2) 박막보다 높은 유전 상수와 높은 밴드 오프셋으로 인해 dynamic random access memory(DRAM)에서 유전체 재료로써 연구되어 왔다. 그리고 Lanthanum이 도핑된 HfO2이 더 높은 유전 상수와 낮은 누설 전류 밀도를 갖는 다는 사실이 이전에 보고 된 바 있다. 본 연구에서 우리는 ALD를 이용하여, TiN 하부 전극 위에 La2O3의 위치를 달리하는 La2O3/HfO2의 나노 층상조직 구조(두께 10 nm)를 금속 - 절연체 - 금속 (MIM) 구조로 제작 하였다. ALD는 좋은 comformality와 넓은 지역 균일성을 가지며, 원자수준의 두께를 조절할 수 있다는 장점을 갖고 있다. 또한, 다양한 화학 물질들을 이용한 복합적 계층구조를 만들 수 있는 점과 HfO2 및 La2O3 계층의 수직 위치를 정확하게 조절할 수 있는 점으로 본 연구에 적합한 증착 방법이다. HfO2 속에 La2O3 층을 깊이에 따라 삽입함으로써 HfO2 계층에 La 도핑의 효과와 더불어 TiN 하부 전극 위의 La2O3과 HfO2의 차이점을 확인 하였다. HfO2은 250℃에서 TDMAH와 물을 사용하여, La2O3은 동일한 온도에서 La(iPrCp)3와 물을 사용하여 제작되었다. 화학적 구성 및 binding 구조는 X선 광전자 분광법 (XPS)을 통해 분석하였다. 전기적 특성(유전 상수 및 누설 전류)은 Capacitance-Voltage (CV)와 Current-Voltage (IV) 측정으로 확인하였다. 결과적으로, La2O3 또는 HfO2을 한 종류만 사용한 절연층의 전기적 특성보다, La2O3/HfO2의 나노 층상조직 구조가 더 나은 특성 (누설 전류 밀도 : 5.5 X 10-7 A/cm2 @ -1MV/cm, EOT : 14.6)을 갖는다는 것을 확인했고, 더불어 La2O3의 흡습 성질로 인한 화학 구조와 전기적 특성의 일부 차이를 확인하였다. 본 연구에서는 HfO2 속에 La2O3층이 TiN 하부 전극 바로 위에 위치할 때, 즉, 공기 중에 노출되지 않은 HfO2/La2O3 구조에서 가장 좋은 특성의 MIM capacitor를 얻을 수 있었다. |
| 저자 | 오일권, 김민규, 박주상, 김형준 |
| 소속 | 연세대 |
| 키워드 | MIM capaciotor; high k material; ALD; 나노 층상구조; 하프늄 산화물; 란타늄 산화물 |
