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SIA road map의 보고에 따르면 향후 2010년경에는 50nm 급 소자가 개발되리라고 예측한다. 그러나 현재까지 사용중인 Silicon dioxide의 경우, direct tunneling에 의한 허용치 이상의 누설전류가 발생하여 2.0nm이하에서는 소자 적용이 어려워 향후 50nm 이하급에서는 SiO_(2)이외의 다른 물질로의 대체 절연막 개발은 반도체 기술의 계속적인 발전을 위해 필수적이다. [1,2] 현재까지 많은 high-k물질들이 대체 절연막으로 연구 중에 있으며, 이중 TiO_(2), Ta-(2)O_(5)등과 같은 단순 ...

SIA road map의 보고에 따르면 향후 2010년경에는 50nm 급 소자가 개발되리라고 예측한다. 그러나 현재까지 사용중인 Silicon dioxide의 경우, direct tunneling에 의한 허용치 이상의 누설전류가 발생하여 2.0nm이하에서는 소자 적용이 어려워 향후 50nm 이하급에서는 SiO_(2)이외의 다른 물질로의 대체 절연막 개발은 반도체 기술의 계속적인 발전을 위해 필수적이다. [1,2] 현재까지 많은 high-k물질들이 대체 절연막으로 연구 중에 있으며, 이중 TiO_(2), Ta-(2)O_(5)등과 같은 단순 금속산화물 형태는 상대적으로 높은 유전상수를 나타내는 반면, Si기판과 direct로 증착 시에 낮은 유전상수를 갖는 계면층의 형성과 더불어 열적으로 상당히 불안정하다고 보고 되고 있다. [3] 따라서 Si 위에서 높은 열적 안정성과 고온에서까지 amorphous상태를 유지하여야 한다. 박막의 결정화는 박막 내 많은 grain boundaries의 형성을 의미하며, 또한 이 grain boundaries는 많은 defect 및 leakage path등의 절연막으로서의 특성을 저하시키는 요인이 된다. 때문에 고온에서까지 amorphous phase를 유지하는 것은 절연막이 필수적으로 가져야 할 특성이라 할 수 있다. 고온에서까지 amorphous phase를 유지하기 위해서는 강한 공유결합 성향을 갖는 glass형성 물질이 필요하며, glass물질로 Si, Al 등을 사용한 ZrSiO_(4), Al_(2)O_(3) 등에 대한 연구가 많이 보고 되어지고 있다. [4,5] 본 연구에서는 각각의 비정질물질이 doping 된 박막의 특성과 또 doping 된 비정질물질의 조성에 따른 박막의 특성평가를 하였다. 그리고 reactive sputtering 공정시 저유전 계면층의 형성을 억제하기 위하여 metal 층을 증착, furnace에서 산화시키는 방식으로 박막을 형성하여 특성을 비교분석하였다. 또한 Si과 절연막 계면에 여러 가지 계면처리를 하여 저유전 계면층 형성을 억제하였다. 연구에서는 ZrSiO_(4)를 reactive co-sputtering방식을 이용하여 증착, 박막의 조성별 전기적 특성 및 물성을 파악하였으며, 더불어 Si의 낮은 유전상수를 극복하기 위해 다른 glass 물질로 Bi를 이용, ZrBiO_(3.5)박막의 조성에 다른 특성 역시 평가하였다. 또한 reactive sputtering시 쉽게 형성되어지는 저유전 계면층 형성을 억제하기 위하여, nitridation 등의 계면처리를 시도하였으며, 특히 reactive sputtering 방식이 아닌 Ar gas 만을 사용하여 metal층을 증착, furnace에서 oxidation 시키는 방식을 이용하여 계면층 억제를 시도하였다.

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