차세대 디램 커패시터를 위한 페로브스카이트 구조의 고유전율 박막의 원자층 증착
Atomic layer deposition of perovskite-structured high-k thin films for next-generation DRAM capacitors
- 주제(키워드) 원자층 증착 , 디램
- 주제(DDC) 621.042
- 발행기관 아주대학교
- 지도교수 이상운
- 발행년도 2023
- 학위수여년월 2023. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 에너지시스템학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000032687
- 본문언어 한국어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
DRAM capacitor는 정상적인 메모리 작동을 위해서 최소 10fF/cell의 정전용량이 필요합니다. 소자의 고밀도 집적화로 인해 높은 유전상수의 상유전성 기반의 페로브스카이트가 요구됩니다. 〖SrTiO〗_3(STO)와 〖BaTiO〗_3(BTO)는 페로브스카이트 구조의 산화물로 메모리 응용을 위한 강유전체, 상유전체 기반 분극성과 같은 물리적인 특성을 갖고 있습니다. 본 연구에서는 BTO/STO의 이중 접합 구조를 Atomic Layer Deposition을 이용하여 구현하고 이것의 격자상수 차이로 발생하는 strain effect에 의해 유전상수가 증가하는 성질을 연구하였다. 350도 이상의 고온 원자층 증착 방법을 이용하여 BTO 박막의 in-situ 결정화를 달성하여 STO 기판에 변형된 BTO 박막을 형성할 수 있었다. 이것을 Transmission Electron Microscopy(TEM)을 사용하여 BTO/STO의 격자구조를 확인할 수 있었다. BTO 박막의 in-plane 방향에 따라 compressive strain이 작용하여 BTO 박막의 격자상수가 1.5% 감소한 반면, STO 단일 기판에서는 in-plane 방향으로 tensile strain이 유도되어 격자상수가 0.8% 증가하였다. 또한, X-Ray Diffraction(XRD) 분석을 통해 STO단결정 기판과 STO기판 위에 증착된 BTO의 2θ값을 비교하였을 때 일치하는 것을 확인하였다. 이는 ALD를 이용하여 BTO를 in-situ 결정화 시킨 보고가 거의 없었지만 이를 구현할 수 있었다. 고온의 ALD를 이용한 BTO 박막의 in-situ 결정화는 계면의 특성을 고려한 다양한 공정분야에서 응용될 수 있을 것이다.
more목차
제 1 장. 서 론 1
제 2 장. 기초 이론 3
2.1. DRAM의 구성 및 경향 3
2.2. DRAM의 구조 4
2.3. High-k물질 증착 7
2.3.1. High-k물질 7
2.3.2. 페로브스카이트 8
2.3.3. 원자층 증착 방법 10
2.3.4. STO/BTO 초격자 11
2.4. X-Ray Fluorescence 13
2.5. X선 회절 분석법 15
2.6. X선 광전자 분광법 16
2.7. 타원 분석기 17
2.7. 전자 투과 현미경 18
제 3 장. 실험 방법 21
3.1. TiO_2 박막 증착 21
3.2. BaO 박막 증착 22
3.3. In-situ 결정화 방법 23
제 4 장. 실험 결과 및 분석 27
4.1. BTO박막 증착 27
4.2. Si 기판 위 BTO 박막 특성 분석 29
4.3. STO 기판 위 BTO 박막 특성 분석 32
4.4 홀(hole) 기판 위 BTO 박막 특성 분석 39
제 5 장. 결 론 41
