차세대 디램 커패시터를 위한 페로브스카이트 구조의 고유전율 박막의 원자층 증착

Abstract

DRAM capacitor는 정상적인 메모리 작동을 위해서 최소 10fF/cell의 정전용량이 필요합니다. 소자의 고밀도 집적화로 인해 높은 유전상수의 상유전성 기반의 페로브스카이트가 요구됩니다. <br>〖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. <br>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.