3차원 반도체 소자의 고집적화를 위해 캐패시터를 제거할 경우, 낮은 오프 전류로 데이터 유지 시간을 확보할 수 있는 산화물 반도체가 채널 물질로 요구된다. 그러나 산화물 반도체 채널을 형성하기 위해서는 반응성이 높은 산소 반응물인 오존의 사용이 필요하며, 이 과정에서 구조적으로 선행 형성된 금속 전극이 산화되는 문제가 발생한다. 형성된 불필요한 산화막은 전극-채널 계면에서 접촉 저항을 크게 증가시키므로 반드시 해결해야 할 과제이다.
본 발명에서는 원자층 증착법(ALD; atomic layer deposition)을 이용해 몰리브데넘 탄화물 박막을 접촉층으로 형성했다. 원자층 증착법은 자기 제한 반응에 기반하여 균일한 박막의 증착과 나노미터 단위의 두께 조절이 가능하므로, 매우 얇은 접촉 박막 구현에 적합하다. 이러한 특성을 지닌 몰리브데넘 탄화물 박막을 금속 전극 위에 선행 증착 함으로써, 이후 산화물 반도체 증착 시 금속 전극의 산화를 효과적으로 방지할 수 있으며, 동시에 저저항 유지와 오믹 접촉 형성이 가능하다.
몰리브데넘 탄화물 박막의 오존 저항성을 확인하기 위해 대표적인 산화물 반도체중 하나인IGZO의 증착 온도인 250 °C 에서 20분간 오존을 노출하였다. 또 다른 몰리브데넘 탄화물 박막 위에는 산화물 반도체중 하나인 인듐 산화물을 오존을 반응물로 사용하여 증착한 뒤 XPS 깊이 분석을 통해 계면 특성을 평가하였다. 그 결과, 몰리브데넘 탄화물은 오존 환경에서도 하부 금속 전극의 산화를 효과적으로 억제함을 확인할 수 있었다. 또한 일부 몰리브데넘 이산화물의 형태로 산화되었는데, 몰리브데넘 이산화물의 낮은 비저항과 준금속성 특징으로 산화물 반도체와의 계면에서 오믹 접촉을 형성할 것으로 보여진다.
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- 대표 발명자
- 이한보람
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- 출원번호
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10-2025-0193472
(2025-12-09)