• 한국자기학회지
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• 제25권2호
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• pp.43-46
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• 2015

$SiO_2$ 산화막이 제거되지 않은 Si(100) 기판 위에 실온에서 5 nm Ta과 5 nm MgO 기저층을 증착하고, 그 위에 RF 스퍼터링 기법으로 실온에서 약 35 nm 두께의 $Fe_3O_4$ 박막을 적층하였다. 진공 후열처리에 따라 향상된 $Fe_3O_4$ 박막의 결정성과 그에 따른 자기적 특성의 변화 양상을 관찰하였다. $500^{\circ}C$에서 1시간 동안 후열처리한 시료에 대해, 실온에서 강자성 특성을 보았을 뿐만 아니라, $Fe_3O_4$ 박막의 고유한 특성으로 알려진 Verwey 상전이 현상 또한 관찰되었다. 후열처리에 의해 MgO 박막 위에 적층된 $Fe_3O_4$에 미치는 Ta 기저층의 영향에 대해 Ta이 삽입되지 않은 경우와 비교하여 논의 할 것이다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2003년도 추계학술발표강연 및 논문개요집
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• pp.57-57
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• 2003

High dielectric constant materials (high K) have attracted a great deal of interest because of the dramatic scaling down of DRAM capacitor reaching its physical limit in terms of reduction of thickness. Among high-K materials that can replace silicon dioxide, tantalum pentoxide (Ta2O5) thin film, with their high dielectric constant (∼25) and good step coverage, is the candidate of choice.

• 한국재료학회지
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• 제12권5호
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• pp.382-386
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• 2002

We studied growth and characterization of $SrBi_2Ta_2O_9$ (SBT) thin films fabricated by low temperature process under vacuum and/or oxygen ambient. A metal organic decomposition (MOD) method based on a spin-on technique and annealing process using a rapid thermal annealing (RTA) method was used to prepare the SBT films. The crystallinity of a ferroelectric phase of SBT thin films is related to the oxygen partial pressure during RTA process. Under an oxygen partial pressure higher than 30 Torr, the crystallization temperature inducing the ferroelectric SBT phase can be lowered to $650^{\circ}C$. Those films annealed at $650^{\circ}C$ in vacuum and oxygen ambient showed good ferroelectric properties, that is, the memory window of 0.5~0.9 V at applied voltage of 3~7 V and the leakage current density of 1.80{\times}10^{-8}$ A/$\textrm{cm}^2$ at an applied voltage of 5V. In comparison with the SBT thin films prepared at 80$0^{\circ}C$ in $O_2$ ambient by furnace annealing process, the SBT thin films prepared at $650^{\circ}C$ in vacuum and oxygen ambient using the RTA process showed a good crystallization and electrical properties which would be able to apply to the virtul device fabrication precess.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.119-119
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• 2015

Ion beam sputtering has been widely used in Secondary Ion Mass Spectrometry (SIMS), X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS), and Auger Electron Spectroscopy (AES) for depth profile or surface cleaning. However, mainly due to severe matrix effects such as surface composition change from its original composition and damage of the surface generated by ion beam bombardment, conventional sputtering skills using mono-atomic primary ions with energy ranging from a few hundred to a thousand volts are not sufficient for the practical surface analysis of next-generation organic/inorganic device materials characterization. Therefore, minimization of the surface matrix effects caused by the ion beam sputtering is one of the key factors in surface analysis. In this work, the electronic structure of a $Ta_2O_5$ thin film on $SiO_2/Si$ (100) after Ar Gas Cluster Ion Beam (GCIB) sputtering was investigated using X-ray photoemission spectroscopy and compared with those obtained via mono-atomic Ar ion beam sputtering. The Ar ion sputtering had a great deal of influence on the electronic structure of the oxide thin film. Ar GCIB sputtering without sample rotation also affected the electronic structure of the oxide thin film. However, Ar GCIB sputtering during sample rotation did not exhibit any significant transition of the electronic structure of the $Ta_2O_5$ thin films. Our results showed that Ar GCIB can be useful for potential applications of oxide materials with sample rotation.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제26권1호
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• pp.1-5
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• 2013

In this paper, we investigated the etching characteristics of the TaN thin films and the surface reaction of TaN thin films after etching process. The etching characteristics of the TaN thin films were carried out using inductively coupled plasma (ICP). The etch rate and the selectivity of TaN to $SiO_2$ and TaN to PR were measured by varying the gas mixing ratio, RF power, DC-bias voltage, and process pressure in CF-based plasma. The surface reaction of TaN thin films were determined by x-ray photoelectron spectroscopy (XPS).

• 한국재료학회지
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• 제5권6호
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• pp.633-638
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• 1995

열산화 및 PECVD법으로 p-type(100)Si wafer위에 $Ta_2O_{5}$, 박막을 형성한 후 이들 박막의 전기적 특성과 박막응력 상호간의 관계를 연구하였다 열산화 시편의 경우 dc magnetron sputtering법으로 Ta을 증착시킨 후에 산화온도와 시간을 변수로 열산화시켜 박막을 형성시켰으며 PECVD 시편의 경우 RF power density를 변화시켜가면서 박막을 형성시켰다. 이들 박막의 전기적 특성과 박막응력을 조사하여 전기적 특성과 박막응력 상호간의 관계를 조사한 결과 열산화 박막의 경우 누설전류와 박막응력은 독립적인데 반해 PECVD 박막의 경우 박막응력의 절대값은 누설전류가 증가함에 따라 증가하였다.

• 한국재료학회지
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• 제4권7호
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• pp.759-766
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• 1994

본 연구에서는 Ta 박막 밑에 $SnO_{2}$박막층을 입혀서 $Ta/SnO_2$이중박막이 산화될 때 산소의 공급원을 2원화 함으로써 $Ta_2O_5$의 stoichiomitry를 향상시켜 $Ta_2O_5$박막 커패시터의 주설전류를 줄이고자 하였다. Tantalum을 실리콘 웨이퍼 위에 기판온도를 변화시켜 가면서 전자빔증착이나 스퍼터링 방밥으로 입히고 $500^{\circ}C$~$900^{\circ}C$에서 산화시켜 Al/$Ta_2O_5$p-Si/Al또는Al/$Ta_2O_5$/p-Si/Al과 같은 MIS형 커패시터를 만들어 유전상수 및 누설전류를 측정하였으며 XRD, AES, ESCA등을 이용하여 박막의 결정성 및 특성을 분석하였다. $SnO_{2}$박막층을 입힌 커패시터는$SnO_{2}$층을 입히지 않은 커패시터보다 10배 이상 큰 200정도의 유전상수 값을 나타내었다. 그리고 산화온도가 높으면 박막의 결정화로 인하여 유전상수는 증가하지아는 누설전류도 약간 증가하는 것이 확인되었다. 또한 높은 증착온도는 일반적으로 누설전류를 낮추는 것으로 나타났다. 특히 $SnO_{2}$층을 입힌 경우에 기판온도를 $200^{\circ}C$로 하고 $800^{\circ}C$에서 산화시켜 만든 커패스터의 경우에 $4 \times 10^{5}$V/cm의 전장강도에서 $10^{-7}A/\textrm{cm}^2$의 낮은 누설전류 값을 나타내었다. $Ta_2O_5$박막은 $700^{\circ}C$ 이상에서 박막이 결정되고, Ta /$SnO_{2}$ 이중박막을 산화시키면 처음에는 Ta박막과 $SnO_{2}$박막 계면에서 $SnO_{2}$로부터 Ta박막에 산소가 공급되지마는 점차 Sn이 Ta박막쪽으로 확산되어 결국에는 Ta-Sn-O계의 새로운 ternary oxide가 생성되는 것으로 나타났다.

• 대한전기학회논문지:전기물성ㆍ응용부문C
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• 제51권8호
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• pp.340-346
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• 2002

Capacitor material utilized in the downsizing passive devices and integration of passive devices requires the physical and electrical properties at given area such as capacitor thickness reduction, relative dielectric constant increase, low leakage current and thermal stability. common capacitor materials, $Al_2O_3$, $SiO_2$, $Si_3N_4$, $SiO_2$/$Si_3N_4$, TaN and et al., used until recently have reached their physical limits in their application to integration of passive devices. $Ta_2O_{5}$ is known to be a good alternative to the existing materials for the capacitor application because of its high dielectric constant (25~35), low leakage current and high breakdown strength. Despite the numerous investigations of $Ta_2O_{5}$ material, there have little been established the clear understanding of the annealing effect on capacitance characteristic and conduction mechanism. This study presents the dielectric properties $Ta_2O_{5}$ MIM capacitor structure Processed by $O_2$ RTA oxidation. X-ray diffraction patterns showed the existence of amorphous phase in $600^{\circ}C$ annealing under the $O_2$ RTA and the formation of preferentially oriented-$Ta_2O_{5}$ in 650, $700^{\circ}C$ annealing and the AES depth profile showed $O_2$ RTA oxidation effect gives rise to the $O_2$ deficientd into the new layer. The leakage current density respectively, at 3~1l$\times$$10_{-2}$(kV/cm) were $10_{-3}$~$10_{-6}$(A/$\textrm{cm}^2$). In addition, behavior is stable irrespective of applied electric field. the frequency vs capacitance characteristic enhanced stability more then $Ta_2O_{5}$ thin films obtained by $O_2$ reactive sputtering. The capacitance vs voltage measurement that, Vfb(flat-band voltage) was increase dependance on the $O_2$ RTA oxidation temperature.

• 한국진공학회지
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• 제9권2호
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• pp.136-143
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• 2000

RF magnetron sputtering법으로 $SrBi_2Ta_2O_9$ (SBT)박막을 상온에서 p-type Si(100) 기판위에 증착하여 DRO 강유전체 메모리(destructive read out ferroelectric random access memory)에 사용되는 강유전체막으로 Pt/SBT/Pt/Ti/$SiO_2$/Si (MFM)구조의 응용가능성을 확인하였다. 구조적인 특징들이 열처리 시간의 변화와 Ar/$O_2$의 가스 유량비의 변화에 따라서 XRD(x-ray diffractometer)에 의해 관찰되었으며 표면 특성은 FE-SEM(field emission scanning electron microscopy)에 의해서 관찰하고 박막의 전기적 특성들은 P-V(polarization-voltage measurement)와 I-V(current-voltage measurement)를 사용하여 관찰하였다. 스퍼터링 증착시 Ar/$O_2$의 가스 유량비는 1:4에서 4:1까지 변화 시켰고 SBT박막은 상온에서 증착시켰다. XRD 측정시 박막들은 SBT의 (105), (110) peak들을 나타내었다. 상온에서 증착시킨 박막은 1시간, 2시간 동안 산소 분위기에서 $800^{\circ}C$ 열처리를 하여 결정화 시켰다. SBT 박막의 P-V곡선은 이력 곡선의 모양을 갖추었으며 비대칭적인 강유전체 특성을 나타내었다. Ar/$O_2$ 가스유량비가 1 : 1, 2 : 1인 경우에 박막의 누설 전류밀도 값이 제일 좋았으며, 그 값은 3V 5V 7V에서 각각 $3.11\times10^{-8} \textrm{A/cm}^2$, $5\times10^{-8}\textrm{A/cm}^2$, $7\times10^{-8}\textrm{A/cm}^2$ 이었다. 열처리 시간을 2시간으로 증가시킨 후, 그들의 전기적 특성과 결정화특성이 개선됨을 확인하였다. AES 분석 및 EPMA분석으로 SBT박막의 깊이 분포 및 조성을 확인하였다.

• 한국진공학회지
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• 제12권1호
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• pp.40-45
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• 2003

양질의 $Ta_2O_5$ 박막을 양극산화법으로 제작 할 수 있음을 보였다. 양극산화 직후 이 비정질 박막의 두께가 750 $\AA$ 일 때 굴절율은 2.1~2.2, 유전율은 25 이상 그리고 1 MV$\textrm{cm}^{-1}$의 전기장에서 누설전류가 $10^{-8}$ /A$\textrm{cm}^{-2}$ 이하인 우수한 전기적 특성을 가지는 것을 확인할 수 있었다. 이 $Ta_2O_5$ 5/ 박막으로 MIM소자를 제작하였을 때, 완벽한 전류-전압 대칭성을 볼 수 있었다. 이러한 MIM소자는 새로운 방법의 양극산화법과 열처리 기법으로 만들 수 있는바 상위 전극의 종류와 열처리 조건에 따른 이 MIM소자의 특성에 관하여서 논의하였다.