초록 ▼

□ 연구개요
- 차세대 DRAM 소자 구현을 위한 고유전 물질 및 증착 공정 기술이 요구됨.
- DRAM 커패시터 유전박막의 핵심 요구 조건은 단위 면적당 높은 정전 용량 및 낮은 누설전류, 얇은 물리적 두께임. 따라서 높은 유전율 이외에 얇은 두께에서도 누설전류 억제가 가능한 높은 밴드갭을 가지는 물질 개발이 요구됨.
- rocksalt BeO은 10 eV 이상의 밴드갭과 200 이상의 높은 유전율을 가지는 물질로 알려져 있으나, 불안정한 결정상으로 현재까지 실험적으로 관찰된 바 없음.
- 반도체 공정 친화적

□ 연구개요
- 차세대 DRAM 소자 구현을 위한 고유전 물질 및 증착 공정 기술이 요구됨.
- DRAM 커패시터 유전박막의 핵심 요구 조건은 단위 면적당 높은 정전 용량 및 낮은 누설전류, 얇은 물리적 두께임. 따라서 높은 유전율 이외에 얇은 두께에서도 누설전류 억제가 가능한 높은 밴드갭을 가지는 물질 개발이 요구됨.
- rocksalt BeO은 10 eV 이상의 밴드갭과 200 이상의 높은 유전율을 가지는 물질로 알려져 있으나, 불안정한 결정상으로 현재까지 실험적으로 관찰된 바 없음.
- 반도체 공정 친화적인 원자층 증착법을 이용하여 rocksalt BeO의 원자구조인 BeO₆구조를 안정화하여 우수한 유전체 특성을 확보하고자 함.

□ 연구 목표대비 연구결과
1. BeO 등 산화물 박막의 원자층증착법 공정 확보
- DMB, DEB 등의 Be 전구체와 Mg(EtCp)₂, Mg(Cp)₂의 Mg 전구체를 H₂O와 함께 사용하여 원자층증착법 공정 확보
2. BeO₆ 원자 구조 안정화
- rocksalt의 BeO의 원자구조인 BeO₆의 안정화를 위해 하부 기판과의 격자 정합성을 이용하였으나, wurtzite BeO가 형성됨.
- BeO₆ 원자 구조 안정화를 위해 rocksalt를 안정상으로 갖는 MgO 박막과의 고용체 박막을 형성함.
- Be_xMg_1-xO 박막에서 x < 0.2 이하에서 고용체를 이루며, BeO₆의 원자구조가 형성됨. x > 0.2 에서는 rocksalt MgO와 wurtzite BeO로 상분리 발생
3. 유전 특성 평가 및 개선
- Be_xMg_1-xO 박막의 x < 0.2 조성에서 유전율이 기존 박막 대비 두 배 정도 향상됨.
밴드갭은 8 eV 이상으로 높은 값을 보임.
- 전구체의 조합 평가를 통해 Mg(EtCp)₂-DEB 일 때 우수한 특성을 보였으며, 200도의 낮은 증착 온도에서 절연 특성이 개선됨.

□ 연구개발결과의 중요성
- DRAM 커패시터의 공간적 한계는 5 nm 이하의 극박막에서도 누설전류 확보가 가능한 고밴드갭 소재를 요구함.
- 기존의 고유전물질과 달리, 개발한 Be_xMg_1-xO 박막은 8 eV 이상의 높은 밴드갭을 유지하면서도 유전율이 향상된다는 점에서 높은 가능성을 가짐.
- 기존의 전극 물질인 TiN을 활용할 수 있다는 점에서 활용 가능성이 더욱 높음.
- 준안정상을 상온에서 안정상으로 존재할 수 있는 방법을 새롭게 제시했다는 점에서 소재 디자인 관점에서 새로운 가능성을 제시하였다고 할 수 있음

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1-1. 연구의 필요성 ... 4
• 1-2. 연구 목표 및 목표 달성을 위한 가설 ... 5
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 5
• 2-1. BeO를 포함한 복합막 형성을 위한 이성분계 박막의 원자층증착법 공정 확보 ... 5
• 2-2. 하부 기판 제어를 통한 BeO 박막 상제어 연구 ... 6
• 2-3. Solid-Solution 형성을 통한 BeO6 원자 구조 안정화 연구 ... 7
• 2-4. 형성된 BexMg1-xO 박막의 물성 분석 결과 ... 11
• 2-5. BexMg1-xO 박막의 전기적 특성 개선을 위한 전구체 적용 평가 ... 13
• 2-6. BexMg1-xO 박막의 증착 온도 제어에 따른 전기적 특성 개선 ... 15
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 18
• 4. 참고문헌 ... 19
• 5. 연구성과 ... 19
• 대표적 연구실적 ... 20
• 끝페이지 ... 35