반도체대학원

POSTECH 반도체대학원

포스텍 반도체대학원 정성웅 교수 연구팀이 DRAM 캐패시터의 차세대 전극으로 주목받고 있는 MoO2 박막을 증착하는 새로운 방법을 제시하였다.

MoO2는 높은 일함수와 낮은 비저항으로 초고집적 D램 구현을 위한 차세대 전극 물질로 주목받고 있다. 하지만 원자층 증착 (ALD)^*2 과정 중 오존과 같은 강산화제에 노출되면 열역학적으로 안정하고 절연체인 삼산화 몰리브덴 (MoO3)이 형성되기 쉽다. 강력한 산화를 억제하기 위해 H2O를 산화제로 사용하면 MoO2를 형성할 수는 있지만 전구체와의 반응성이 낮아 박막을 성장시키기 어렵다는 것이 현재까지의 연구 결과였다.

이번 연구에서는 기존 ALD 에서 금기시되는 전구체 열분해를 적극 활용하여 열분해가 일어나는 시간과 속도를 정밀하게 조정하여 ALD의 핵심 특성인 자기 제한 특성 (Self-limiting) 을 확보한 자가 활성화 원자층 증착(Self-Activating ALD) 메커니즘을 제안했다. 또한 흡착된 전구체가 활성화된 표면에는 H2O의 반응이 촉진되어 성공적인 MoO2 박막을 형성시킬 수 있었다. SA-ALD로 형성된 MoO2 박막은 5.15eV의 고일함수 특성을 보이고, 단차 피복도를 100%에 가깝게 얻어내 차세대 D램 캐패시터에 적합한 공정임을 입증할 수 있었다. 이 연구 결과로부터 기존의 ALD 공정의 범위를 더욱 넓혀 반도체 공정 최적화에 기여할 중요한 기반을 마련한 것으로 평가된다.

해당 성과는 표면 과학 및 재료 공학 분야의 저명한 국제 학술지인 Applied Surface Science에 게재되었다.

연구팀은 향후 MoO2 전극을 활용해 MIM (Metal-Insulator-Metal) 캐패시터의 특성을 더욱 개선하여 DRAM 커패시터에 적용 가능성을 높이는 연구를 진행할 계획이다.