Abstract
MOS소자의 크기가 작아짐에 따라 gate 유전막의 두께 또한 얇아져야 한다. 두께가 얇아짐에 따라 gate 유전막으로써 기존의 SiO2는 direct tunneling으로 인해 높은 누설전류를 수반한다. 그래서 높은 유전상술르 가지는 물질들에 대한 연구의 필요성이 대두되고 있다. 그중 CVD-Ta2O5는 차세대 MOSFET소자기술에 있어서 높은 유전상수($\varepsilon$r+25)와 우수한 step coverage 때문에 각광을 받고 있는 물질중에 하나이다. 본 연구에서는 Ta2O5를 gate를 유전막으로 사용하고 RTN처리와 wet oxidation을 접목시켜 이들의 전기적인 특성을 향상시킬 수 있었다. p-형 wafer 위에 D2와 O2를 사용하여 SiO2(100 )를, NH3를 이용하여 Nitridation(10 )을 전처리로써 각각 실시하였고 그 위에 MOCVD방법으로 Ta2O5를 80 성장시켰다. 첫 번째 시편은 45$0^{\circ}C$ 10min동안 wet oxidation을 시켰고, 두 번째 시편은 $700^{\circ}C$ 60sec동안 NH3 분위기에서 RTN 처리를 하였다. 세 번째 시편은 동일조건으로 RTN 처리후 wet oxidation을 하였다. 그 후 각각의 시편을 capacitor를 제작하고 그 전기적 특성을 관찰하였다. Wet oxidation만을 시킨 시편은 as-deposited Ta2O5 시편에 비해서 -1.5V에서 누설전류는 약 2~3 order정도 감소되었고 accumulation 영역에서의 capacitance 값은 oxide층의 성장(5 )을 무시하면 거의 변화하지 않았다. RTN처리만 된 시편의 경우는 -1.5V에서 누설전류는 2~3order 정도 증가되었지만, accumulation 영역에서 capacitance 값은 거의 2qwork 증가하였다. 이 두가지 공정을 접목시킨 즉 RTN 처리후 wet oxidation 처리된 시편의 경우는 as-deposited Ta2O5 시편에 비해서 -1.5V에서 누설전류는 1 order 정도 감소하였고, accumulation 지역에서의 capacitance 값은 약 2배 증가하였다. 즉 as deposited Ta2O5 시편의 accumulation 지역의 capacitance 값은 12.8 fF/um2으로써 그 유효두께는 27.0 이었지만, RTN 처리후에 wet oxidation 시킨 시편의 accumulation 지역의 capacitance값은 21.2fF/um2으로써 그 유효두께는 16.3 이 되었다. 결론적으로 as deposited Ta2O5 시편에 RTN 처리후 wet oxidation을 실시한 결과 capacitance 값이 약 2배정도 증가하였고 누설전류는 약 1 order 정도 감소됨을 확인하였다.
