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열처리에 따른 Y₂O₃박막의 미세 구조 변화와 전기적 특성 변화에 대한 고찰
정윤하(Y. H. Jung),강성관(S. K. Kang),김은하(E. H. Kim),고대홍(D. H. Ko),조만호(M. H. Cho),황정남(C. N. Whang) 한국진공학회(ASCT) 1999 Applied Science and Convergence Technology Vol.8 No.3(1)
p-type Si (100) 기판 위에 습식 산화법으로 SiO₂ 층을 형성한 후, Ionized Cluster Beam(ICB) 증착 방법으로 200 Å 두께의 Y₂O₃ 박막을 증착 하였다. Y₂O₃ 박막이 증착 된 시편을 산소, 아르곤 분위기에서 열처리한 후, Atomic Force Microscopy(AFM)과 Transmission Electron Microscopy(TEM)을 사용하여 Y₂O₃ 박막의 표면과 계면을 관찰하였다. 열처리를 수행한 후 Y₂O₃ 박막과 Si 기판 사이에서 SiO₂층이 성장하고, 이트륨실리 케이트 층이 형성되는 것을 관찰할 수 있었다. 산소 분위기에서 열처리를 수행한 시편의 Y₂O₃ 박막 표면을 관찰한 결과, 표면 상부에 아르곤 분위기에서 열처리한 시편에서는 보이지 않았던 새로운 상이 형성되었음을 알 수 있었다. 또한 전기적 특성을 측정하기 위하여 Al/Y₂O₃/p-type Si (100) 의 캐패시턴스-전압 특성을 관찰하였고, 그 결과 Y₂O₃ 박막의 유전 상수 값이 약 9정도임을 알 수 있었다. We investigated the interfacial reactions between the Y₂O₃ film deposited by ICB processing and p-type (100) Si substrates upon annealing treatments in O₂ and Ar gas ambients. We also investigated the evolution of surface morphology of ICB deposited Y₂O₃ films upon annealing treatments. We observed that the root-mean-square (RMS) value of surface roughness measured by AFM increased with annealing time at 800℃ in O₂ ambient, while the change of surface roughness was not observed in Ar ambient. We also found the growth of SiO₂ layer and the formation of yttrium silicate layer. From the capacitance values (C_(acc)) measured by C-V measurements, the relative dielectric constant of Y₂O₃ film in metal-insulator-semiconductor (MIS) structure was estimated to be about 9.
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