RF 스퍼터를 이용한 Hf0.5Zr0.5O2 기반 강유전체 절연막 IGZO 박막 트랜지스터 메모리 최적화

초록

최근 페로브스카이트계 강유전체와는 달리 CMOS 공정과 호환성이 우수한 HfO2 기반 강유전체 물질을 이용한 소자에 대해 다양한 연구가 진행되고 있다. 그 중에서도 HfO2 기반 강유전체 물질을 게이트 절연막으로 이용한 FeFET를 메모리 소자로 응용하려는 시도가 많은 주목을 받고 있다. FeFET은 단일소자로 메모리 특성의 구현이 가능하여 스케일링에 유리하며, 강유전 특성을 활용해 저전력 비휘발성 메모리로 이용될 수 있다. 특히 IGZO 채널 물질을 이용한 TFT의 게이트 절연막으로 적용할 경우 디스플레이의 pixel-in-memory와 같은 응용 소자로 사용될 수 있다. 하지만, 이러한 디스플레이 응용을 위해서는 대면적, 저온 공정이 가능해야 한다. 이 연구에서는 IGZO 채널 TFT 소자의 절연막으로 rf sputter Hf0.5Zr0.5O2 박막을 적용하여 FeTFT 소자를 제작하고 메모리 특성을 측정 및 분석하였다. 소자의 모든 박막이 rf sputter로 증착되어 대면적 공정이 가능하며, 400 ℃ 이하의 저온 열처리 공정을 이용해 저온 공정이 가능한 메모리 소자를 제작했다. 그 결과 3.55 V의 우수한 memory window(MW)를 확보했다.