전자싸이클로트론공명플라즈마 화학기상증착법에 의한 PZT 박막의 증착 및 전기적 특성 연구

Abstract

전자싸이클로트론공명플라즈마 화학기상증착법(ECR-PECVD)에 의한 Rt 및 RuO₂ 기판에서의 PZT 박막의 증착특성 및 전기적 특성을 조사하였다. RuO₂ 기판에서는 Pt 기판에 비하여 Pb-관련 이차상이 형성되기 쉬웠고, PZT 페로브스카이트 핵생성이 어려웠다. 하지만, RuO₂ 기판에서도 금속유기 원료기체의 정확한 유량조절 (특히, Pb(DPM)₂ 유량)과 Ti-oxide 씨앗층의 도입을 통하여 450℃의 비교적 낮은 증착온도에서 단일한 페로브스카이트 박막 제조가 가능하였으며, RuO₂ 기판에서도 미세구조가 향상된 PZT 박막의 경우l0-6A/㎠ @100㎸/㎝의 우수한 누설전류 특성을 나타내었다. 4가지 전극배열의 PZT 커패시터들 중에서 RuO₂//RuO₂ 커패시터는 누설전류밀도가 10-4A/㎠ @100㎸/㎝ 정도로 높았지만, 피로현상은 나타나지 않았다. 일방향 전계(unipolar) 피로특성에서 나타난 polarization-shift 현상과 양방향 전계(bipolar) 피로특성의 온도의존성 결과는 PZT 박막내 charged defect의 이동이 어려움을 나타내었다. Bipolar 신호에 의한 피로현상은 인가전계에 의한 분극반전 과정에서 Rt 계면에서 charged defect의 형성과 관련이 있는 것으로 판단되었다. 또한, 상하부 전극물질이 다른 경우에는 상하부 계면의 charged defect 밀도에 차이가 생겨 내부전계가 형성되는 것으로 판단되었다.