Abstract
CeO$_2$ and SrBi$_2$Ta$_2$O$_{9}$ (SBT) thin films for MFISFET (Metal-ferroelectric-insulator-semiconductor-field effect transistor) were deposited by r.f. sputtering and pulsed laser ablation method, respectively. The effects of sputtering gas ratio(Ar:O$_2$) during deposition for CeO$_2$ films were investigated. The CeO$_2$ thin films deposited on Si(100) substrate at $600^{\circ}C$ exhibited (200) preferred orientation. The preferred orientation, Brain size and surface roughness of films decreased with increasing oxygen to argon gas ratio. The films deposited under the condition of Ar:O$_2$= 1 : 1 showed the best C- V characteristics. The leakage current of films showed the order of 10$^{-7}$ ~10$^{-8}$ A at 100kV/cm. The SBT thin films on CeO$_2$/Si substrate showed dense microstructure of polycrystalline phase. From the C-V characteristics of MFIS structure with SBT film annealed at 80$0^{\circ}C$, the memory window width was 0.9V at 5V The leakage current density of Pt/SBT/CeO$_2$/Si structure annealed at 80$0^{\circ}C$ was 4$\times$10$^{-7}$ /$\textrm{cm}^2$ at 5V.
MFISFET (Metal-ferroelectric-nsulator-semiconductor-field effect transistor)에의 적용을 위해 CeO$_2$와 SrBi$_2$Ta$_2$O$_{9}$ 박막을 각각 r.f. sputtering 및 pulsed laser ablation법으로 제조하였다. CeO$_2$ 박막은 증착시 스퍼터링개스비 (Ar:O$_2$)에 따른 특성을 고찰하였다. Si(100) 기판 위에 $700^{\circ}C$에서 증착된 CeO$_2$ 박막들은 (200)방향으로 우선방향성을 가지고 성장하였고 $O_2$ 개스량이 증가함에 따라 박막의 우선방향성, 결정립도 및 표면거칠기는 감소하였다. C-V특성에서는 Ar:O$_2$가 1 : 1인 조건에서 제조된 박막이 가장 양호한 특성을 보였다. 제조된 박막들의 누설전류값은 100kV/cm의 전계에서 $10^{-7}$ ~$10^{-8}$ A의 차수를 보였다. CeO$_2$/Si 기판위에 성장된 SBT는 다결정질상의 치밀한 구조를 가지고 성장을 하였다 80$0^{\circ}C$에서 열처리된 SBT박막으로 구성된 MFIS구조의 C-V 특성에서 memory window 폭은 0.9V를 보였으며 5V에서 4$\times$$10^{-7}$ A/$\textrm{cm}^2$의 누설전류밀도를 보였다.
