비접촉 코로나 켈빈 계측을 이용한 강유전성 HfO2 박막 테스트 및 전체 웨이퍼 매핑

본 연구에서 Edelman 등(문서 번호 201700249)은 비접촉식 코로나-켈빈 계측을 이용하여 달성한 박막의 강유전성 특성을 모니터링하는 획기적인 방법을 보여줍니다. 실리콘 도핑된 HfO₂ 박막의 결과에서 알 수 있듯이, 이 방법을 사용하면 기존 방식에서 사용되는 커패시터 테스트 구조를 제작하지 않고도 비접촉 방식으로 실시간 박막 특성화를 가능하게 합니다. 제시된 접근 방식은 강유전성 박막의 폴링을 위한 코로나 전하 기반 방법을 도입합니다. 이 기법을 표면 전압 특성의 켈빈 프로브 측정과 결합하여 사용하면 히스테리시스를 비접촉 방식으로 모니터링할 수 있습니다. 이러한 전하-전압 히스테리시스 루프와 유전율 히스테리시스는 표지 이미지에 제시되어 있습니다. 결과는 3.5mol% Si:HFO₂ 박막에서 강유전성 거동이 나타나는 반면, 11.3mol% Si:HFO₂ 박막에서는 비강유전성 거동을 보여줍니다. 이 방법의 매우 중요한 강점은 균일한 강유전성 HfO₂ 박막 제어를 위해 전체 웨이퍼 매핑이 가능하다는 점입니다. 이미지의 맵은 Si:HFO₂ 박막의 표면 전압 패턴을 보여주며, 이는 TiN 캡핑 층 에칭 후 습식 공정에서 형성된 층류 흐름 패턴을 반영합니다.