Abstract
$Al_2O_3$ thin films of 300 nm thickness were deposited at room temperature using DC reactive sputtering with variation of the $O_2$ content in the sputtering gas from 30% to 70%. Regardless of the $O_2$ content in the sputtering gas, the sputtered $Al_2O_3$ films were amorphous and exhibited the refractive index of 1.58. When the $O_2$ content in the sputtering gas was higher than 50%, the $Al_2O_3$ films exhibited excellent transmittance of about 98% at 550 nm wavelength. However, the transmittance decreased to about 94% for the $Al_2O_3$ films deposited with the sputtering gas of the 30% and 40% $O_2$contents. The optimum dielectric properties (dielectric constant of 10.9 and loss tangent of 0.01) was obtained for the $Al_2O_3$ film deposited with the sputtering gas of the 50% $O_2$ content. When the $O_2$ content in the sputtering gas was within 40% to 60%, the $Al_2O_3$ films exhibited no shift of flatband voltage $V_{FB}$ in C-V curves and exhibited leakage current density lower than $10^{-5}\textrm{A/cm}^2$ at 150 kV/cm.
DC 반응성 스퍼터링법을 이용하여 스퍼터링 가스내 산소함량을 30~70%의 범위에서 변화시키며 상온에서 300 nm 두께의 $Al_2O_3$ 박막을 제조하였다. 스퍼터링 가스내 산소함량 30~70%의 조건에서 모두 비정질 $Al_2O_3$ 박막이 성막되었으며, 스퍼터링 가스내 산소함량에 무관하게 1.58 정도의 굴절계수를 나타내었다. 스퍼터링 가스내 산소함량 50 % 이상의 조건으로 증착한 $Al_2O_3$ 박막은 550 nm 파장에서 98% 정도의 우수한 투과도를 나타내었으나, 산소함량 30% 및 40%의 조건에서는 투과도가 94% 정도로 저하하였다. 스퍼터링 가스내 산소함량 50%의 조건으로 성막한 $Al_2O_3$ 박막의 유전상수는 10.9, 손실계수는 0.01로 최적의 유전특성을 나타내었다. 스퍼터링 가스내 산소함량 40~60%의 조건으로 증착한 $Al_2O_3$박막은 C-V곡선에서 flatband 전압 $V_{FB}$의 이동이 발생하지 않았으며, 150 kV/cm에서 $10^{-5}\textrm{A/cm}^2$ 이하의 우수한 누설전류 특성을 나타내었다.
