반도체 소자의 최소 선폭크기가 매년 지수적으로 감소하고있다. 이러한 결과로 metal–oxide-semiconductor(MOS)의 게이트 산화막 silicon dioxide(SiO2)는 소자의 크기가 감소함에 따라 제한적이다. Ultrathin SiO2 ...
반도체 소자의 최소 선폭크기가 매년 지수적으로 감소하고있다. 이러한 결과로 metal–oxide-semiconductor(MOS)의 게이트 산화막 silicon dioxide(SiO2)는 소자의 크기가 감소함에 따라 제한적이다. Ultrathin SiO2 박막의 경우 과도한 gate leakage current 와 device reliability의 문제점을 야기 시킨다. 유전율이 큰 게이트 산화물을 사용하면 leakage current를 줄일 수 있고 gate dielectric layer의 reliability를 향상 시킬 수 있어 SiO2 유전막을 대체할 많은 고유전체 물질이 연구가 되어왔다. 본 연구는 고유전체 ZrO2의 특성 및 박막에 대해 연구하였다. 연구에 사용된 전구체로서는 CpZr (Tris (dimethylamino)cyclopentadienyl Zriconium) Zirconium이며 증기압 측정한 결과 100℃에서 1Torr 정도 된다. 열 안정성과 온도에 따른 분해 메커니즘을 연구하기 위하여 FTIR(Fourier transform infrared spectroscopy)과 QMS(Quadrupole MassSpectrometer)을 이용하였다. 한달 정도 열안정성의 신뢰성을 확보하였으며 FTIR과 QMS의 측정 기술 개발을 통하여 새로운 전구체에 대한 화학특성 평가를 할 수 있었다. ZrO2의 박막 증착은 ALD(atomic layer deposition)을 이용하여 CpZr과 O3을 각각 사용하였다. 박막 성장은 source injection 3s, purge 10s, O3 injection 3s, purg 10s를 1cycle이라 하며 200cycle을 진행하였다. deposition rate은 1.05Å/cycle 이다. 똑같은 조건으로 1day와 15days 후의 열안정성을 확인하였다. XPS(X-ray photoelectron spectroscpy)을 이용하여 ZrO2 chemical bonding을 확인하였으며 ellipsometer를 이용하여 1.05Å/cycle의 deposition rate을 확인 하였다. AFM 측정결과 RMS의 1day 값은 0.963nm이며 15days 후의 RMS 값은 0.990nm 이였으며 I-V 특성 평가 결과 1day 때 6MV/cm 기준 3.31E-1[A/cm2], 15days는 3.18E-1[A/cm2]이였다. 결과적으로 AFM, IV 측정결과 15days 후에도 박막의 특성은 변하지 않았다. 반도체 소자 개발에 있어서 전구체의 화학특성, 박막 특성 평가 연구가 이루어진다면 박막의 수율과 효율 향상에 기여 할 것으로 생각된다.
반도체 소자의 최소 선폭크기가 매년 지수적으로 감소하고있다. 이러한 결과로 metal–oxide-semiconductor(MOS)의 게이트 산화막 silicon dioxide(SiO2)는 소자의 크기가 감소함에 따라 제한적이다. Ultrathin SiO2 박막의 경우 과도한 gate leakage current 와 device reliability의 문제점을 야기 시킨다. 유전율이 큰 게이트 산화물을 사용하면 leakage current를 줄일 수 있고 gate dielectric layer의 reliability를 향상 시킬 수 있어 SiO2 유전막을 대체할 많은 고유전체 물질이 연구가 되어왔다. 본 연구는 고유전체 ZrO2의 특성 및 박막에 대해 연구하였다. 연구에 사용된 전구체로서는 CpZr (Tris (dimethylamino)cyclopentadienyl Zriconium) Zirconium이며 증기압 측정한 결과 100℃에서 1Torr 정도 된다. 열 안정성과 온도에 따른 분해 메커니즘을 연구하기 위하여 FTIR(Fourier transform infrared spectroscopy)과 QMS(Quadrupole MassSpectrometer)을 이용하였다. 한달 정도 열안정성의 신뢰성을 확보하였으며 FTIR과 QMS의 측정 기술 개발을 통하여 새로운 전구체에 대한 화학특성 평가를 할 수 있었다. ZrO2의 박막 증착은 ALD(atomic layer deposition)을 이용하여 CpZr과 O3을 각각 사용하였다. 박막 성장은 source injection 3s, purge 10s, O3 injection 3s, purg 10s를 1cycle이라 하며 200cycle을 진행하였다. deposition rate은 1.05Å/cycle 이다. 똑같은 조건으로 1day와 15days 후의 열안정성을 확인하였다. XPS(X-ray photoelectron spectroscpy)을 이용하여 ZrO2 chemical bonding을 확인하였으며 ellipsometer를 이용하여 1.05Å/cycle의 deposition rate을 확인 하였다. AFM 측정결과 RMS의 1day 값은 0.963nm이며 15days 후의 RMS 값은 0.990nm 이였으며 I-V 특성 평가 결과 1day 때 6MV/cm 기준 3.31E-1[A/cm2], 15days는 3.18E-1[A/cm2]이였다. 결과적으로 AFM, IV 측정결과 15days 후에도 박막의 특성은 변하지 않았다. 반도체 소자 개발에 있어서 전구체의 화학특성, 박막 특성 평가 연구가 이루어진다면 박막의 수율과 효율 향상에 기여 할 것으로 생각된다.
Size of the minimum line width of a semiconductor device has exponentially reduced the annual. These results, the gate oxide of metal–oxide-semiconductor (MOS), silicon dioxide(SiO2), is limited according to decreasing the size of the device. In case Ultrathin SiO2 thin film, the problem like excess...
Size of the minimum line width of a semiconductor device has exponentially reduced the annual. These results, the gate oxide of metal–oxide-semiconductor (MOS), silicon dioxide(SiO2), is limited according to decreasing the size of the device. In case Ultrathin SiO2 thin film, the problem like excessive gate leakage current and device reliability can causes. Large dielectric constant of the gate oxide can be reduced a leakage current and improved reliability of the gate oxide. The high-k gate dielectric has been studied as an alternative to SiO2 gate dielectric. In this work, we studied characterization and thin film of ZrO2. used in the study as a precursor CpZr(Tris(dimethylamino)cyclopentadienyl Zriconium) Zirconium. Vapor Pressure is measured 1Torr at 100℃. In addition, fundamental studies were performed to understand the thermal stability property and mechanism according to the temperature increase of CpZr using in-situ FTIR(Fourier transform infrared spectroscopy) and QMS(Quadrupole Mass Spectrometer). Thermal stability of the month can be obtained and chemical characterization about new precursor assessed through the development of measurement technology of FTIR and QMS. ZrO2 thin films was deposition by ALD(atomic layer deposition) using CpZr and O3 as Zr precursor and oxidant, respectively. A deposition cycle is defined as a pulse of CpZr 3s, an Ar purge 10s, O3 injection 3s, and a final Ar purge, film thickness is controlled by the number of cycle. The same conditions the thermal stability was confirmed after 1day and 15day. The chemical bonding states of the ZrO2 film were analyzed by XPS(X-ray photoelectron spectroscopy) and deposition rate was about 1.05Å/cycle. From the result of surface analyzes using AFM, 1day value 0.963nm and 15days after the RMS value of 0.990nm. I-V characteristics result in 6MV/cm standard, 3.31E-1[A/cm2] at 1day, 3.18E-1[A/cm2] at 15days was showed. In the development of semiconductor devices, chemical properties of precursor and characteristics of thin film will contribute to improving the yield rate and efficiency.
Size of the minimum line width of a semiconductor device has exponentially reduced the annual. These results, the gate oxide of metal–oxide-semiconductor (MOS), silicon dioxide(SiO2), is limited according to decreasing the size of the device. In case Ultrathin SiO2 thin film, the problem like excessive gate leakage current and device reliability can causes. Large dielectric constant of the gate oxide can be reduced a leakage current and improved reliability of the gate oxide. The high-k gate dielectric has been studied as an alternative to SiO2 gate dielectric. In this work, we studied characterization and thin film of ZrO2. used in the study as a precursor CpZr(Tris(dimethylamino)cyclopentadienyl Zriconium) Zirconium. Vapor Pressure is measured 1Torr at 100℃. In addition, fundamental studies were performed to understand the thermal stability property and mechanism according to the temperature increase of CpZr using in-situ FTIR(Fourier transform infrared spectroscopy) and QMS(Quadrupole Mass Spectrometer). Thermal stability of the month can be obtained and chemical characterization about new precursor assessed through the development of measurement technology of FTIR and QMS. ZrO2 thin films was deposition by ALD(atomic layer deposition) using CpZr and O3 as Zr precursor and oxidant, respectively. A deposition cycle is defined as a pulse of CpZr 3s, an Ar purge 10s, O3 injection 3s, and a final Ar purge, film thickness is controlled by the number of cycle. The same conditions the thermal stability was confirmed after 1day and 15day. The chemical bonding states of the ZrO2 film were analyzed by XPS(X-ray photoelectron spectroscopy) and deposition rate was about 1.05Å/cycle. From the result of surface analyzes using AFM, 1day value 0.963nm and 15days after the RMS value of 0.990nm. I-V characteristics result in 6MV/cm standard, 3.31E-1[A/cm2] at 1day, 3.18E-1[A/cm2] at 15days was showed. In the development of semiconductor devices, chemical properties of precursor and characteristics of thin film will contribute to improving the yield rate and efficiency.
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