Abstract
$RuO_2$ thin films are prepared by RP magnetron reactive sputtering and their characteristics of crystalliBation,microstructure, surface roughness and resistivity are studied with various O2/(Ar+O2)ratios and substrate temperatures. As O2/(Ar+O2) ratio decreases and substrate temperature increases, the preferred growing plane of$RuO_2$ thin films are changed from (110) to (101) plane. With increase of the 021(Ar+O2) ratio from 2075 to 50%, the surface roughness and the resistivity of $RuO_2$ thin films increase from 2.38nm to 7.81nm, and from $103.6 \mu\Omega-cm\; to \; 227 \mu\Omega-cm$, respectively, but the deposition rate decreases from 47nm/min to 17nm/min. On the other hand, as the substrate temperature increases from room temperature to$500^{\circ}C$, resistivity decreases from $210.5 \mu\Omega-cm\; to \; 93.7\mu\Omega-cm$. $RuO_2$ thin film deposited at $300^{\circ}C$ shows a excellent surface roughness of 2.38 m. As the annealing temperature increases in the range between $400^{\circ}C$ and $650^{\circ}C$, the resistivity decreases because of the improvement of crystallinity. We find that RuO$_2$ thin film deposited at 20% of 02/(Ar+O2) ratio and $300^{\circ}C$ of substrate temperature shows excellent combination of surface smoothness and low resistivity so that it is well qualified for bottom electrode for ferroelectric thin films.
RF magnetron reactive sputtering 법으로 $RuO_2$ 박막을 제작하여, O2/(Ar+O2) 비와 기판온도에 따른 박막의 결정화 특성, 미세구조, 표면거칠기, 전기적 비저항을 조사하였다. O2/(Ar+O2) 비가 감소하고 기판온도가 증가함에 따라 $RuO_2$ 박막은 (110) 면에서 (101) 면으로 우선배향방향이 변하였다. O2/(Ar+O2) 비가20% 에서 50% 로 증가함에 따라, $RuO_2$박막의 표면거칠기는 2.38nm 에서 7.81nm로, 비저항은 $103.6 \mu\Omega-cm\; 에서\; 227 \mu\Omega-cm$로 증가하는 추세를 나타내는 반면에, 증착속도는 47nm/min에서 17nm/min 로 감소하였다. 기판온도가 상온에서 $500^{\circ}C$ 로 증가함에 따라 비저항은 $210.4\mu\Omega-cm\; 에서\; 93.7\mu\Omega-cm$로 감소하였고, 표면거칠기는$300^{\circ}C$ 에서 증착한 박막이 2.3nm 로 가장 우수하였다. 열처리 온도가$400^{\circ}C$에서$650^{\circ}C$ 로 증가함에 따라 비저항은 $RuO_2$ 박막의 결정성 향상으로 인해 감소하였다. 이들 결과로부터 02/(Ar+02) 비 20%, 기판온도 loot 에서 증착한 $RuO_2$ 박막의 표면거칠기 및 비저항 특성이 가장 우수하여 강유전체 박막의 하부전극으로 사용하기에 적합함을 알 수 있었다.