새로운 저온 박막증착 공정인 원자층 증착방법으로 증착된 $HfO_2$ 박막을 게이트의 유전물질로 사용하여 MOSFET 소자를 제작하기 위하여 $HfO_2$ 박막의 특성을 개선하고 평가하였다. MOSFET 소자는 p-type (100) 실리콘 웨이퍼 위에 두께가 $5~6;nm$인 원자층 증착 $HfO_2$ 박막을 증착한 다음, 압력이 $1~20;atm$의 $H_2$ 가스로 열처리 하여 활성 영역이 $5{ imes}10^{-5};cm^2$이 되도록 알루미늄으로 전극을 증착하였다. 제작된 MOSFET 소자는 열처리 압력이 20 atm일 경우 $5~10\%$ 정도 드레인 전류와 transconductance가 개선되었으며, 이것은 고집적화된 소자의 신뢰성 향상에 크게 기여할 것으로 생각된다.
We have investigated and tried to improve the characteristics of the thin $HfO_2$ layer deposited by ALD for fabricating a MOSFET device where the $HfO_2$ film worked as the gate dielectric. The substrate of MOSFET device is p-type (100) silicon wafer over which the $HfO_2$ dielectric layer with thickness of $5~6;nm$ has been deposited. Then the $HfO_2$ film was annealed with $1~20;atm;H_2$ gas and subsequently aluminum electrodes was made so that the active area was $5{ imes}10^{-5};cm^2$. We have found out that the drain current and transconductance increased by $5~10\%$ when the $H_2$ gas pressure was 20 atm, which significantly contributed to the reliable operation of the high-density MOSFET devices.
