Abstract
In this paper, theS $r_2$(T $a_{1-x}$ , N $b_{x}$)$_2$ $O_{7}$(STNO) films among ferroelectric materials having a low dielectric constant for metal-ferroelectric-semiconductor field effect transistor(MFS-FET) were discussed. The STNO thin films were deposited on p-type Si(100) at room temperature by co-sputtering with S $r_2$N $b_2$ $O_{7(SNO)}$ ceramic target and T $a_2$ $O_{5}$ ceramic target. The composition of STNO thin films was varied by adjusting the power ratios of SNO target and T $a_2$ $O_{5}$ target. The STNO films were annealed at 8$50^{\circ}C$, 90$0^{\circ}C$ and 9$50^{\circ}C$ temperature in oxygen ambient for 1 hour. The value of x has significantly influenced the structure and electrical properties of the STNO films. In the case of x= 0.4, the crystallinity of the STNO films annealed at 9$50^{\circ}C$ was observed well and the memory windows of the Pt/STNO/Si structure were 0.5-8.3 V at applied voltage of 3-9 V and leakage current density was 7.9$\times$10$_{08}$A/$\textrm{cm}^2$ at applied voltage of -5V.of -5V.V.V.
RF magnetron sputtering 법으로 T $a_2$ $O_{5}$ 세라믹 타겟과 S $r_2$N $b_2$ $O_{7}$ 세라믹 타겟을 동시 sputtering하여 저유전율 S $r_2$(T $a_{1-x}$ , N $b_{x}$)$_2$ $O_{7}$(STNO) 박막을 p-type Si (100) 기판 위에 증착하여 NDRO 강유전체 메모리 (Non-destructive read out ferro-electric random access memory)에 사용되는 Pt/STNO/Si (MFS) 구조의 응용 가능성을 확인하였다. Sr$_2$Nb$_2$ $O_{7} (SN O)$ 타겟과 T $a_2$ $O_{5}$ 타겟의 출력의 비를 100w/100w, 70w/100w, 그리고 50w/100w로 조절하면서 x 값을 달리하여 조성을 변화시켰다. 성장된 박막을 8$50^{\circ}C$, 90$0^{\circ}C$, 그리고 9$50^{\circ}C$에서 1시간 동안 산소 분위기에서 열처리하였다. 조성과 열처리 온도에 따른 구조적 특징을 XRD에 의해 관찰하였으며 표면특성은 FE-SBM에 의해 관찰하였고, C-V 측정과 I-V 측정으로 박막의 전기적 특성을 조사하였다. SNO 타겟과 T $a_2$ $O_{5}$ 타켓의 출력비에 따른 STNO 박막의 성장 결과 70W/170W의 출력비에서 성장된 STNO박막에서 Ta의 양이 상대적 맡은 x=0.4였으며 가장 우수한 C-V 특성 및 누설 전류 특성을 보였다. 이 조성에서 성장된 STNO박막은 3-9V외 인가전압에서 메모리 윈도우 갑이 0.5-8.3V였고 누설전류밀도는 -6V의 인가전압에서 7.9$\times$10$_{-8}$A /$\textrm{cm}^2$였다.