RF Sputtering을 이용한 Sr 2   (Ta 1?x ,Nb x ) 2   ) O 7   박막의 성장 및 전기적 특성

인승진; 최훈상; 이관; 최인훈; Seung Jin In; Hoon Sang Choi; Kwan Lee; In-Hoon Choi

Korean Journal of Materials Research, Vol.11, No.5, 367-371, May, 2001

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RF Sputtering을 이용한 Sr 2 (Ta 1?x ,Nb x ) 2 ) O 7 박막의 성장 및 전기적 특성

Growth and electrical properties of Sr 2 (Ta 1?x ,Nb x ) 2 ) O 7 thin films by RF sputtering

인승진, 최훈상, 이관, 최인훈

고려대학교 재료공학과

Seung Jin In, Hoon Sang Choi, Kwan Lee, and In-Hoon Choi

Department of Materials Science, Korea University, Seoul, 136-701, Korea

초록

RF magnetron sputtering 법으로 T a 2 O 5 세라믹 타겟과 S r 2 N b 2 O 7 세라믹 타겟을 동시 sputtering하여 저유전율 S r 2 (T a 1?x , N b x ) 2 O 7 (STNO) 박막을 p-type Si (100) 기판 위에 증착하여 NDRO 강유전체 메모리 (Non-destructive read out ferro-electric random access memory)에 사용되는 Pt/STNO/Si (MFS) 구조의 응용 가능성을 확인하였다. Sr 2 Nb 2 O 7 (SNO) 타겟과 T a 2 O 5 타겟의 출력의 비를 100w/100w, 70w/100w, 그리고 50w/100w로 조절하면서 x 값을 달리하여 조성을 변화시켰다. 성장된 박막을 8 50 ? C , 90 0 ? C , 그리고 9 50 ? C 에서 1시간 동안 산소 분위기에서 열처리하였다. 조성과 열처리 온도에 따른 구조적 특징을 XRD에 의해 관찰하였으며 표면특성은 FE-SBM에 의해 관찰하였고, C-V 측정과 I-V 측정으로 박막의 전기적 특성을 조사하였다. SNO 타겟과 T a 2 O 5 타켓의 출력비에 따른 STNO 박막의 성장 결과 70W/170W의 출력비에서 성장된 STNO박막에서 Ta의 양이 상대적 맡은 x=0.4였으며 가장 우수한 C-V 특성 및 누설 전류 특성을 보였다. 이 조성에서 성장된 STNO박막은 3-9V외 인가전압에서 메모리 윈도우 갑이 0.5-8.3V였고 누설전류밀도는 -6V의 인가전압에서 7.9 × 10 ?8 A / cm 2 였다.

n this paper, theS r 2 (T a 1?x , N b x ) 2 O 7 (STNO) films among ferroelectric materials having a low dielectric constant for metal-ferroelectric-semiconductor field effect transistor(MFS-FET) were discussed. The STNO thin films were deposited on p-type Si(100) at room temperature by co-sputtering with S r 2 N b 2 O 7(SNO) ceramic target and T a 2 O 5 ceramic target. The composition of STNO thin films was varied by adjusting the power ratios of SNO target and T a 2 O 5 target. The STNO films were annealed at 8 50 ? C , 90 0 ? C and 9 50 ? C temperature in oxygen ambient for 1 hour. The value of x has significantly influenced the structure and electrical properties of the STNO films. In the case of x= 0.4, the crystallinity of the STNO films annealed at 9 50 ? C was observed well and the memory windows of the Pt/STNO/Si structure were 0.5-8.3 V at applied voltage of 3-9 V and leakage current density was 7.9 × 10 08 A/ cm 2 at applied voltage of -5V.

Keywords:FRAM;STNO;MFS-FET;law dielectric constant

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