화학공학소재연구정보센터
Korean Journal of Materials Research, Vol.10, No.12, 807-811, December, 2000
절연층인 CeO 2 2 박막의 제조 및 Pt/ SrBi2SrBi 2 Ta2Ta 2 O9O 9 / $CeO_24 /Si MFISFET 구조의 전기적 특성
Preparation of CeO2 Thin Films as an Insulation Layer and Electrical Properties of Pt/ SrBi2Ta2O9/CeO_24 /Si MFISFET
초록
MFISFET (Metal-ferroelectric-nsulator-semiconductor-field effect transistor)에의 적용을 위해 CeO 2 와 SrBi 2 Ta 2 O 9 박막을 각각 r.f. sputtering 및 pulsed laser ablation법으로 제조하였다. CeO 2 박막은 증착시 스퍼터링개스비 (Ar:O 2 )에 따른 특성을 고찰하였다. Si(100) 기판 위에 700 ? C 에서 증착된 CeO 2 박막들은 (200)방향으로 우선방향성을 가지고 성장하였고 O 2 개스량이 증가함에 따라 박막의 우선방향성, 결정립도 및 표면거칠기는 감소하였다. C-V특성에서는 Ar:O 2 가 1 : 1인 조건에서 제조된 박막이 가장 양호한 특성을 보였다. 제조된 박막들의 누설전류값은 100kV/cm의 전계에서 10 ?7 ~ 10 ?8 A의 차수를 보였다. CeO 2 /Si 기판위에 성장된 SBT는 다결정질상의 치밀한 구조를 가지고 성장을 하였다 80 0 ? C 에서 열처리된 SBT박막으로 구성된 MFIS구조의 C-V 특성에서 memory window 폭은 0.9V를 보였으며 5V에서 4 × 10 ?7 A/ cm 2 의 누설전류밀도를 보였다.
CeO 2 and SrBi 2 Ta 2 O 9 (SBT) thin films for MFISFET (Metal-ferroelectric-insulator-semiconductor-field effect transistor) were deposited by r.f. sputtering and pulsed laser ablation method, respectively. The effects of sputtering gas ratio(Ar:O 2 ) during deposition for CeO 2 films were investigated. The CeO 2 thin films deposited on Si(100) substrate at 600 ? C exhibited (200) preferred orientation. The preferred orientation, Brain size and surface roughness of films decreased with increasing oxygen to argon gas ratio. The films deposited under the condition of Ar:O 2 = 1 1 : 1 showed the best C- V characteristics. The leakage current of films showed the order of 10 ?7 ~10 ?8 A at 100kV/cm. The SBT thin films on CeO 2 /Si substrate showed dense microstructure of polycrystalline phase. From the C-V characteristics of MFIS structure with SBT film annealed at 80 0 ? C , the memory window width was 0.9V at 5V The leakage current density of Pt/SBT/CeO 2 /Si structure annealed at 80 0 ? C was 4 × 10 ?7 / cm 2 at 5V.
  1. Kim S, Hishita S, Kang Y, Baik S, J. Appl. Phys., 78, 2801 (1995)
  2. Lim MH, Kalkur TS, Integ. Ferroelect., 17, 433 (1997)
  3. Wu YM, Lo JT, Jpn. J. Appl. Phys., 37, 4943 (1998)
  4. Coleman WJ, Appl. Opt., 13, 946 (1974)
  5. Millot F, Mierry RD, J. Phys. Chem. Solids, 46, 797 (1985)
  6. Al-Robaee MS, Shivalingappa L, Rao KN, Mohan S, Thin Solid Films, 221, 214 (1992)
  7. Cole BF, Liang GC, Newman N, Char K, Zacharchuk G, Martens J, Appl. Phys. Lett., 61, 1727 (1992)
  8. Luo L, Wu XD, Dye RC, Appl. Phys. Lett., 59, 2043 (1991)
  9. Inoue T, Yamamoto Y, Koyama S, Suzuki S, Ueda Y, Appl. Phys. Lett., 56, 1332 (1990)
  10. Yoshimoto M, Nagata H, Tsukahara T, Koinuma H, Jpn. J. Appl. Phys., 29, L1199 (1990)
  11. Fukuda H, Miura M, Sakuma S, Nomura S, Jpn. J. Appl. Phys., 37, 4158 (1998)
  12. Kim LJ, Kim JM, Jung DG, Park CY, Yang CW, Roh YH, Thin Solid Films, 360(1-2), 154 (2000)
  13. Kang JF, Xiong GC, Lian GJ, Wang YY, Han RQ, Solid State Commun., 108, 225 (1998)
  14. Kim YT, Shin DS, Park YK, Choi IH, J. Appl. Phys., 86, 3387 (1999)