Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD (대한전자공학회논문지SD)

The Institute of Electronics and Information Engineers (대한전자공학회)
권호 표지

Thermally stimulated current analysis of (Ba,SR)TiO₃ capacitor

(Ba,Sr)TiO₃ 커패시터의 thermally stimulated current 분석

  • Published : 2001.05.01

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Abstract

고유전 (Ba, Sr)TiO₃ (BST) 박막을 이용한 DRAM storage capacitor의 저전계 영역에서의 전하손실을 발생시키는 커패시터의 누설전류는 유전완화전류와 진성 누설전류로 이루진다고 알려져 있다. 특히, 기가급 DRAM의 동작 전압(~IV)에서 유전완화전류가 진성 누설전류에 비해 훨씬 크기 때문에 이에 대한 심도 있는 연구가 필요하다. 본 연구에서는 thermally stimulated current (TSC) 측정법을 BST 박막에 처음으로 적용하여 트랩의 에너지 level 및 공정변화에 따른 트랩 밀도의 상대적 평가를 하였다. 그리고, 기존에 사용되던 전류-전압(I-V) 측정이나 전류-시간(I-t) 측정과 비교 및 분석함으로써 유전완화 전류의 원인을 규명하고 TSC 측정법의 신뢰성을 살펴보았다. 먼저 안정적인 TSC 측정을 위해 전계, 시간, 온도 및 승온속도에 따른 polarization condition을 알아보았다 이 조건을 이용한 TSC 측정으로부터 BST 박막에서의 트랩의 energy level이 0.20(±0.01) eV와 0.45(±0.02) eV임을 알 수 있었다. Rapid thermal annealing (RTA)을 이용한 후속 열처리에 따른 TSC 측정을 통하여 이 트랩들이 산소결핍(oxygen vacancy)에 기인함을 확인할 수 있었다. MIM BST 커패시터의 열처리에 대한 TSC 특성은 전류-전압(I-V) 및 전류-시간(I-t) 특성과 같은 경향성을 보인다. 이것은 TSC 측정이 BST 박막내의 트랩을 평가하는데 있어서 매우 효과적인 방법이라는 것을 보여준다.

Keywords

References

  1. Jpn. J. Appl. Phys. v.33 Control of Grain Structure of Laser-Deposited (Ba,Sr)TiO₃Films to Reduce Leakage Current P.Bhattacharya;K.H.Park;Y.Nishioka
  2. J. Appl. Phys. v.81 Electronic defect and trap-related current of $(Ba_{0.4}Sr_{0.6})TiO_3$ thin films Y.P.Wang;T.Y.Tseng
  3. Jpn. J. Appl. Phys. v.33 Current-voltage characteristics of Electron-Resonance sputter-deposited SrTiO₃tine films Y.Fukuda;K.Aoki;K.Numata;A.Nishimura
  4. The 4th Korean Conference on Semiconductors Calculation of Trap Densities between BST/Pt Interface From Capacitance-Voltage Characteristics and Rapid Thermal Annealing Effect for DRAM capacitor Application D.H.Kwak;B.T.Jang;S.Y.Cha;H.C.Lee
  5. Jpn. J. Appl. Phys. v.34 Platinum Bottom Electrodes Formed by Electron-Beam Evaporation for High Dielectric Thin Films S.Y.Cha;H.C.Lee
  6. Integrated Ferroelectrics v.16 David E. Kotecki
  7. Appl. Phys. Lett. v.69 Time-dependent and trap-related current conduction mechanism in ferroelectric Pb(ZrxTil-x)O₃films H.M.Chen;J.M.Lan;J.L.Chen;J.Y.Lee
  8. J. Appl. Phys. v.84 Determination of trapping parameters in poly(p-phenylenevinylene) light emitting devices using thermally stimulated currents M.Meier;S.Karg;K.Zuleeg;W.Brutting;M.Schwoerer
  9. Defect structures and fatigue in ferroelectric PZT thin filmes Z.Wu;M.Sayer
  10. Appl. Phys. Lett. v.70 Polarization-induced trapped charge in ferroelctrics W.L.Warren;G.E.Pike;B.A.Tuttle;D.Dimos
  11. The Electrical Characterization of Semiconductors : Majority Carriers and Electron States P.Blood;J.W.Orton
  12. Thermally Stimulated Relaxation in Solids P.Braunlich
  13. 대한전자공학회논문지 v.36권 D편 no.6 Electrical Conduction Mechanism of (Ba,Sr)TiO₃Thin Film Capacitor in Low Electric Field Region H.Jang;B.T.Jang;S.Y.Cha;H.C.Lee
  14. Jpn. J. Appl. Phys. v.35 Origin of Dielectric Relaxation for $Ba_{0.5}Sr_{0.5}$TiO₃Thin-Film Capacitor Y.Fukuda;K.Numata;K.Aoki;A.Nishimura
  15. J. Appl. Phys. v.67 no.12 Electrical conductivity of sputtered films of strontium titanate J.Gerblinger;H.Meixner