Abstract
$SrTiO_3$ thin films were deposited on Pt/Ti/$SiO_2$/Si substrates at low temperatures below $300^{\circ}C$ by r.f. magnetron sputtering. The materials and the electrical properties of the deposited films were investigated with controlling deposition parameters such as substrate temperature(T_s) and positive substrate d.c. bias voltage. Stoichiometric $SrTiO_3$ films were obtained at Ts of $300^{\circ}C$, but Sr content in the film was less than that of a target when Ts was lower than $300^{\circ}C$, resulting in poor electrical properties. By introducing a positive substrate d.c. bias during deposition, the crystallinity and the dielectric properties of the films were markedly improved. 400 nm thick $SrTiO_3$, films deposited at $300^{\circ}C$ with a positive substrate d.c. bias of 20V showed a columnar structure with <211> crystallographic direction and a dielectric constant of 98.
Pt/Ti/$SiO_2$/Si 기판 위에 r.f. 마그네트론 스퍼터링 방법으로 $300^{\circ}C$이하의 저온에서 SrTiO3 박막을 증착하였다. XRD, RBS, TEM, EPMA로 증착된 박막의 재료적 특성을 분석하였고, Al/$SrTiO_3$/Pt의 구조로 커패시터를 제작하여 전기적 특성을 분석하였다. 기판온도가 증가함에 따라 박막의 결정성과 유전율이 향상되었으나, $200^{\circ}C$이하의 기판온도에서는 Sr이 결핍된 조성을 갖게 되어 증착된 박막이 반도성을 나타내었다. 증착중에 기판에 양의 d.c. 전압을 10~30V 인가함으로써 박막의 결정성이 크게 향상되었고, 유전특성도 개선되었다. $300^{\circ}C$의 기판온도에서 20V의 d.c. bias를 인가하여 증착한 400nm 두께의 $SrTiO_3$ 박막은 <211> 우선방향성을 갖는 주상정 구조와 화학양론적인 조성을 나타내었고, 본 연구에서 가장 우수한 전기적 특성을 보였다. 100 kHz에서 유전율이 98, 유전손실이 3.4%였으며, 3V에서 누설전류는 $10^{-5}A/\textrm{cm}^2$였다.
