Abstract
Tantalum pentoxide($Ta_{2}O_{5}$) thin films on p-type (100) silicon wafer were fabricated by RF reactive sputtering. Physical properties and structure of the specimens were examined by XRD and AES. From the C-V analysis, the dielectric constant of $Ta_{2}O_{5}$ films was in the range of 10-12 in the reactive gas atmosphere in which 10% of oxygen gas is mixed. The ratio of Ta : 0 was 1 : 2 and 1 : 2.49 by AES and RBS examination, respectively. The heat-treatment at $700^{\circ}C$ in $O_{2}$ ambient led to induce crystallization. When the heat-treatment temperature was $1000^{\circ}C$, the dielectric constant was 20.5 in $O_{2}$ ambient and 23 in $N_{2}$ ambient, respectively. The crystal structure of $Ta_{2}O_{5}$ film was pseudo hexagonal of ${\delta}-Ta_{2}O_{5}$. The flat band voltage shift(${\Delta}V_{FB}$) of the specimens and the leakage current density were decreased for higher oxygen mixing ratio. The maximum breakdown field was 2.4MV/cm at the oxygen mixing ratio of 10%. The $Ta_{2}O_{5}$ films will be applicable to hydrogen ion sensitive film and gate oxide material for memory device.
RP 반응성 스펏터링으로서 P형 실리콘 웨이퍼위에 $Ta_{2}O_{5}$막을 제조하였다. 시편의 구조 및 조성은 XRD와 AES로 조사하였다. 산소의 혼합비가 10%일 때 C-V 특성으로부터 구한 $Ta_{2}O_{5}$막의 비유전률은 10-12이었다. AES와 RBS로 측정한 $Ta_{2}O_{5}$막의 Ta : O의 비는 각각 1 : 2와 1 : 2.49로 나타났으며, 산소분위기에서 $700^{\circ}C$의 열처리 온도에서 결정성장이 시작되었다. 산소분위기에서 $1000^{\circ}C$로 열처리한 $Ta_{2}O_{5}$막의 비유전률값은 20.5였으며, 질소분위기에서 열처리한 경우의 비유전률값은 23으로 나타났다. 이 때 가육방전계(pseudo hexagonal ${\delta}-Ta_{2}O_{5}$)의 결정구조를 나타내었다. 시편의 ${\Delta}V_{FB}$와 누설전류밀도는 산소의 혼합비가 증가함에 따라 감소하였다. 그리고 최대절연파괴전장은 산소가 10% 혼합되었을 때 2.4MV/cm로 나타났다. 이러한 $Ta_{2}O_{5}$막은 수소이온 감지막 및 기억용소자의 게이트 절연막 등에 응용될 수 있을 것이다.