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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 권세훈
- 발행연도
- 2018
- 저작권
- 부산대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수22
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DRAM 소자의 지속적인 고직접화를 위해 다양한 물질들이 연구 중에 있다. 현재 ZrO2 박막 사이에 Al2O3 박막을 ALD로 구현한 소위 ZAZ라 불리는 ZAZ 커패시터 구조가 최근 DRAM High-k 유전체로 사용되고 있으나, ZAZ 구조를 계속 사용하는 것에 있어 한계에 도달하고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 높은 유전율을 가지며 누설전류를 억제할 수 있는 새로운 유전물질의 개발이 요구되고 있다.
따라서, 본 연구에서는 이를 대체하기 위한 High-k 물질 후보로 HfO2와 ZrSiO4 물질의 도입 가능성을 확인하고자 하였다. 우선 PEALD를 사용하여 얇은 두께의 Al-doped HfO2에서 Al의 분포도를 정밀하게 하여 고유전율의 tetragonal 상의 Al-doped HfO2 박막의 우선성장방향을 (200)으로 형성하여 전기적 특성을 살펴보고자 하였다. 또한, ALD를 통해 Al2O3를 ZrSiO4로 대체한 ZrO2/ZrSiO4/ZrO2 (ZSZ) 구조를 구현하고 그 특성을 살펴보았다. 최종적으로 미세하게 향상된 전기적 특성을 나타냄을 확인하였고 DRAM 커패시터에 응용이 가능할 것으로 판단하였다. 더불어, Zr원소와 Si원소를 동시에 가지고 있는 bimetallic precursor를 사용하여 공정과정의 간소화 또한 확인하였다.
따라서, 본 연구에서는 이를 대체하기 위한 High-k 물질 후보로 HfO2와 ZrSiO4 물질의 도입 가능성을 확인하고자 하였다. 우선 PEALD를 사용하여 얇은 두께의 Al-doped HfO2에서 Al의 분포도를 정밀하게 하여 고유전율의 tetragonal 상의 Al-doped HfO2 박막의 우선성장방향을 (200)으로 형성하여 전기적 특성을 살펴보고자 하였다. 또한, ALD를 통해 Al2O3를 ZrSiO4로 대체한 ZrO2/ZrSiO4/ZrO2 (ZSZ) 구조를 구현하고 그 특성을 살펴보았다. 최종적으로 미세하게 향상된 전기적 특성을 나타냄을 확인하였고 DRAM 커패시터에 응용이 가능할 것으로 판단하였다. 더불어, Zr원소와 Si원소를 동시에 가지고 있는 bimetallic precursor를 사용하여 공정과정의 간소화 또한 확인하였다.
목차
1. INTRODUCTION 12. LITERATURE SURVEY 42-1. Overview of Dynamic Random Access Memory (DRAM) 42-2. Basic Principles of Atomic Layer Deposition (ALD) 82-2-1. Atomic Layer Deposition 82-2-2. Advantages of ALD 142-2-3. Plasma-Enhanced Atomic Layer Deposition (PEALD) 172-3. High-k Candidates 182-3-1. Current ZrO2/Al2O3/ZrO2 (ZAZ) Capacitor Stack 182-3-2. HfO2 based Capacitor Structure 212-3-3. Other High-k Candidates 243. EXPERIMENTAL PROCEDURES 253-1. ALD Precursors 253-2. PEALD Conditions for Al doped HfO2 Thin Films 283-3. ALD Conditions of ZrSiO4 Thin Films 323-4. Characterization of Thin Films 354. RESULTS and DISCUSSION 384-1. Growth Characteristics and Electrical Properties of PEALD-Al doped HfO2 384-2. Design Concept of ZrO2/ZrSiO4/ZrO2 (ZSZ) Capacitor Structure 414-3. Growth Characteristics of ALD-ZrSiO4 Thin Films 454-4. Structural Properties of ALD-ZrSiO4 Thin Films 494-5. Electrical Properties of ALD-ZrSiO4 Thin Films 534-6. Preparation of ZSZ Capacitor Structure 554-7. Electrical Properties of ZSZ Structure 604-8. Step Coverage of ZSZ Structure 625. CONCLUSIONS 656. REFERENCES 66
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