차세대 DRAM 커패시터를 위한 페로브스카이트 전극용 VO2 박막의 원자층 증착 연구 - 윤예원 (The Graduate School, Ajou University, 2024)
DRAM의 고집적화가 진행됨에 따라, 감소하는 DRAM 커패시터의 정전용량을 높이기 위해서는 유전율이 높은 유전 박막을 도입하는 것이 필수적이다. 유전율이 월등히 높은 High k 물질로는 SrTiO3와 같이 perovskite 구조의 물질이 유전율이 높은 편에 해당한다. 이러한 perovskite 구조의 high k 물 질을 커패시터의 유전체로 사용하기 위해서는 전극과의 반응성을 고려해야 한다. 일반적으로 전극 위에 유전층을 증착 시, 계면에 벌크 층의 유전 상수 보다 훨씬 작은 유전 상수를 갖는 dead layer가 발생하여 전체 유전율을 낮 추는 영향을 끼친다. 이러한 dead layer를 최소화하기 위해서는 같은 페로브스카이트 구조를 가진 전극을 사용하는 방법이 있다. 페로브스카이트 전극 사용 시, 계면에서의 전기적 불연속성을 줄여주어 유전 손실을 최소화할 수 있으며, 유전체와의 유사한 격자 구조를 통해 필름의 스트레인과 결함을 줄여 dead layer 발생을 최소화할 수 있다. 또한, 페로브스카이트 전극 사용 시 별도의 PDA(post deposition annealing) 과정 없이 in-situ 결정화가 가 능하다는 장점이 있다. 이에 따라 본 연구에서는 페로브스카이트 전극 SrVO3 공정 개발을 위한 VO2 ALD 증착 연구를 진행하였다. 전구체 선정 과정을 거쳐 최종적으로 SrVO3 증착 공정을 위한 VO2 ALD 공정의 전구체는 VO(acac)2 가 적합함을 확인하였으며, 리액턴트로는 H2O와 O2를 각각 사용하거나 함께 사용하여 공정을 진행하였다. 그 결과, O2를 사용한 공정에서 탄소 불순물이 ~1% 수준으로 매우 낮은 것을 확인하였으며 결정성이 매우 우수한 다결정 VO2 박막이 증착 됨을 확인 하였다. 또한 리액턴트 시퀀스를 다양하게 진행하여, 리액턴트 시퀀스에 따라서 VO2 박막의 phase가 달라지는 것을 확인하였다.
학위논문(석사)--에너지시스템학과,2024. 8
Keywords: DRAM; 바나듐옥사이드; 원자층 증착; 페로브스카이트 전극