• 한국세라믹학회지
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• 제35권5호
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• pp.472-478
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• 1998

Ferroelectric SrBi2Ta2O9(SBT) films were deposited on Pt/Ti/SiO2/Si substrates at 50$0^{\circ}C$ using a sintered SBT target Bi and Ta targets by modified rf magnetron sputtering and then were annealed at 80$0^{\circ}C$ for 10min in oxygen ambinet(760 torr) The composition of the SBT films could be easily controlled using the mul-ti-targets. The film composition of {{{{ {Sr }_{0.8 } {Bi }_{2.9 } {Ta}_{2.0 } {O }_{9 } }} was obtained with SBTd sputtering power of 100 W Bi of 25W and Ta of 10 W. A 250nm thick SBT films exhibited a dense and uniform microstructure and showed the remanent polarization(Pr) of 14.4 $\mu$C/cm2 and the coercive field({{{{ {E }_{c } }})of 60 kV/cm at applied voltage of 5 V. The SBT films show practically no polarization fatigue up to {{{{ {10 }_{10 } }} cycles under 5V bipolar pulse. The retention characteristics of the SBT films looked very promising and the leakage current density of the SBT films was about 1.23$\times${{{{ {10 }^{-7 } }}A/c{{{{ {m }^{2 } }} at 120kV/cm.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제11권3호
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• pp.229-236
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• 1998

Ferroelectric $Sr_xBi_yTa_2O_{9+\alpha}$/(0.7$\leqSr\leq1.0,\; 2.0\leqBi\leq2.6)$ solutions were prepared by MOD (Metalorganic Deposition) process. These solutions were made into thin films with thickness ranging from 1500~2000${\AA}$ by spin coating. The phase transformation of the SBT thin films by variation of annealing temperature and annealing time were observed using high temperature XRD and SEM. The crystallization and grain growth of SBT thin film were accomplished at $800^{\circ}C$ for 30 minutes after deposition of Pt top electrode by sputtering to prevent electrical breakdown. Ferroelectric properties of the SBT thin films were measured in the range of $\pm$3V\; and\; \pm5V$. The specimen with composition ratio of Sr/Bi/Ta (0.8/2.4/2.0) has the excellent ferroelectric properties ; $2P_r = 10.5,\; 13.2\muC/cm^2 \;at\; \pm3V\; and\; \pm5V$ respectively. Observing the post annealed Pt/SBT/Pt interface by SEM, it was found that Pt electrode sputtered on to the SBT thin film penetrated into the hollow on the SBT thin film, thus decreasing the effective insulation thickness. The effective insulation thickness recovered by post annealing, and this was confirmed by leakage current density measurement.

• 한국진공학회지
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• 제8권3A호
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• pp.224-230
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• 1999

$SrBi_{2x}Ta_2O_9$ (SBT) thin films were prepared on platinized silicon substrates by MOD process, and their ferroelectric and leakage current characteristics were investigated. The grain size of the MOD derived SBT films increased with increasing the BI/Ta mole ration. Although the SBT films with x of 0.8~1.2 were composed of the equiaxed grains, the elongated grains were also observed for the SBT films with x of 1.4 and 1.6. The SBT film with x of 1.2 exhibited the optimum ferroelectric properties of 2PR : 9.79 $\muC/\textrm{cm}^2$ and Ec : 24.2kV/cm at applied voltage of 5V. The leakage current density of the SBT films increased with increasing the BI/Ta mole ratio. With post annealing process, 2Pr and $E_c$of the SBT film with x of 1.2 increases 11.3 $\muC/\textrm{cm}^2$ and 39.6kV/cm, respectively. decrement of the leakage current density by post annealing process increased remarkably with increasing the Bi/ta mole ratio, and the SBT film with x=1.6 exhibited the lowest leakage current density after post annealing process.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제11권4호
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• pp.87-91
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• 2004

[ $Sr_{0.8}Bi_{2.4}Ta_2O_9(SBT)/Pt$ ] 구조에서 $350^{\circ}C$ 온도로 수소열처리에 의한 강유전특성 열화를 방지하기 위한 W-N/Pt 하부전극의 효과를 살펴보았다. 그 결과 Pt와 SBT 박막사이에 증착된 W-N박막에 의해 수소의 확산을 차단할 수 있었다. Pt 표면에서 수소원자가 화학적인 흡착이 일어나지 않음으로써 흡착된 수소가 SBT 박막내의 산소와 결합하게 됨으로써 oxygen deficiency가 발생하는 것을 막을 수 있었다. W-N 박막이 양호한 확산방지막으로 작용하여 강유전특성의 열화현상을 방지 할 수 있었다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제13권2호
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• pp.143-150
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• 2000

Ferroelectric SrxBi2+yTa2O9+$\alpha$ thin films with various compositions(x=0.7, 0.8, 1, y=0.3, 0.4) were prepared by sol-gel method. The film with moled ratio of 0.8:2.3:2.0 in Sr/Bi/Ta, which was deposited on Pt/SiO2/Si (100), showed better ferroelectric properties than other films. To investigate substrate effects, the same compositions were spin coated on Pt/Ti/SiO2/Si (100) substrates. At an applied voltage of 5V, the dielectric constant($\varepsilon$r), remanent polarization (2Pr) and coercive field (Ec) of the Sr0.8Bi2.3Ta2O9+$\alpha$ thin film prepared on Pt/Ti/SiO2/Si (100) were about 296, 24$\mu$C/$\textrm{cm}^2$ and Ec of 49kV/cm respectively. Both SBT films firred at 80$0^{\circ}C$ revealed no fatigue up to 1010 cycles. Retention characteristics of these capacitors showed no degradation up to 104 sec.

• 한국재료학회지
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• 제7권6호
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• pp.505-509
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• 1997

FRAM(Ferroelectric Random Access memory)에의 응용을 위해 rf magnetron sputtering법을 이용하여 SrB $i_{2}$T $a_{2}$ $O_{9}$(SBT)박막을 증착하였다. 사용된 기판은 Pt/Ti/Si $o_{2}$Si이었으며 50$0^{\circ}C$에서 증착한 후 80$0^{\circ}C$의 산소 분위기 하에서 1시간 동안 열처리하였다. 증착시 증착 압력을 변화시켜 가면서 이에 따른 특성의 변화를 고찰하였다. 박막내의 Bi와 Sr의 부족을 보상하기 위해 20mole%의 Bi $O_{2}$와 30mole%의 SrC $O_{3}$를 과잉으로 넣어 타겟을 제조후 사용하였고 박막들의 두께는 300nm의 두께를 가지며 증착압력에 따라 다른 미세 구조르 보였다. 10mtorr에서 증착한 박막의 조성은 S $r_{0.6}$B $i_{3.8}$Ta/ sub 2.0/ $O_{9.0}$이었다. 이 SBT 박막의 잔류 분극(2 $P_{r}$)과 보전계(2 $E_{c}$)값은 각각 인가 전압 5V에서 18.5 $\mu%C/$\textrm{cm}^2$과 150kV/cm이었고, signal/noise비는 3V에서 4.6을 나타내었다. 5V의 bipolar pulse하에서 $10^{10}$cycle까지 피로 현상이 나타나지 않았으며, 누설 전류 밀도는 133kV/cm에서 약 1x$10^{-7A}$$\textrm{cm}^2$의 값을 보였다.을 보였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2000년도 하계학술대회 논문집
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• pp.94-98
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• 2000

Polycrystalline SBTN ferroelectric thin films were prepared by sol-gel method with various Nb mole ratios on Pt/ $SiO_2$/Si (100) substrates. The films were annealed at different temperatures and characterized in terms of phase and microstructure. Relatively a well saturated hysteresis pattern was obtained at x =0.2 in S $r_{0.8}$B $i_{2.3}$(T $a_{1-x}$ N $b_{x}$)$_2$ $O_{9+}$$\alpha$/ thin films. At an applied voltage of 5V, the dielectric constant ($\varepsilon$$_{r}$) and dissipation factor (tan $\delta$) of typical S $r_{0.8}$B $i_{2.3}$(T $a_{1-x}$ N $b_{x}$)$_2$ $O_{9+}$$\alpha$/ thin film (x=0.2) were about 236.2 and 0.034. Measured remanent polarization (2Pr) and coercive field (Ec) were 4.28C/c $m_2$, and 38.88kv/cm respectively. No fatigue was observed up to 6$\times$10$_{10}$ switching cycles at 5V and the normalized polarization reduced by a factor of only 4%.%. 4%.%. 4%.%.%.%.%.

• 한국재료학회지
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• 제10권12호
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• pp.807-811
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• 2000

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.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제8권3호
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• pp.49-53
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• 2001

유도결합형 플라즈마 (ICP-RIE) 장치를 이용하여 SBT ($SrBi_2Ta_2O_9$)/Si의 수직식각 실험을 하였다. 이와 같은 실험의 목적은 수직 단면구조의 강유전체 gate구조 및 capacitor 제조에 있어서 유효면적을 확보하고 parasitic effect를 최소화 하는 기술이 우수한 소자 특성을 얻기 위해 매우 중요한 기술이기 때문이다. $Ar/C1_2$를 반응가스로 사용하였으며 $Ar/C1_2$유량비를 각각 1, 0.8, 0.6, 0.4로 바꾸어 가면서 각 유량비에 대해 RF power를 700, 600, 500W로 변화시키는 동안 DC power를 각각 200, 150, 100, 50 W로 변화시키면서 식각 실험을 하였다. 식각조건 변화에 따른 수직 및 수평 식각율, 선택식각율, 감광막의 보호성, 리소그라피 조건에 따른 식각율 및 식각단면 구조의 특성, 식각율 변화에 따른 패턴 크기의 변화, SBT의 식각 단면 특성 등을 조사하였다. $Ar/C1_2$유량비가 0.8, RF power 700 W, DC power 200 W 일 때 식각속도는 1050 A/min으로 최적의 식각율을 확인하였다. 그리고 주사전자현미경의 관찰 결과 수 적도는 $82^{\circ}C$ 정도로 매우 양호함을 알 수 있었다.

• 한국진공학회지
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• 제9권2호
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• pp.136-143
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• 2000

RF magnetron sputtering법으로 $SrBi_2Ta_2O_9$ (SBT)박막을 상온에서 p-type Si(100) 기판위에 증착하여 DRO 강유전체 메모리(destructive read out ferroelectric random access memory)에 사용되는 강유전체막으로 Pt/SBT/Pt/Ti/$SiO_2$/Si (MFM)구조의 응용가능성을 확인하였다. 구조적인 특징들이 열처리 시간의 변화와 Ar/$O_2$의 가스 유량비의 변화에 따라서 XRD(x-ray diffractometer)에 의해 관찰되었으며 표면 특성은 FE-SEM(field emission scanning electron microscopy)에 의해서 관찰하고 박막의 전기적 특성들은 P-V(polarization-voltage measurement)와 I-V(current-voltage measurement)를 사용하여 관찰하였다. 스퍼터링 증착시 Ar/$O_2$의 가스 유량비는 1:4에서 4:1까지 변화 시켰고 SBT박막은 상온에서 증착시켰다. XRD 측정시 박막들은 SBT의 (105), (110) peak들을 나타내었다. 상온에서 증착시킨 박막은 1시간, 2시간 동안 산소 분위기에서 $800^{\circ}C$ 열처리를 하여 결정화 시켰다. SBT 박막의 P-V곡선은 이력 곡선의 모양을 갖추었으며 비대칭적인 강유전체 특성을 나타내었다. Ar/$O_2$ 가스유량비가 1 : 1, 2 : 1인 경우에 박막의 누설 전류밀도 값이 제일 좋았으며, 그 값은 3V 5V 7V에서 각각 $3.11\times10^{-8} \textrm{A/cm}^2$, $5\times10^{-8}\textrm{A/cm}^2$, $7\times10^{-8}\textrm{A/cm}^2$ 이었다. 열처리 시간을 2시간으로 증가시킨 후, 그들의 전기적 특성과 결정화특성이 개선됨을 확인하였다. AES 분석 및 EPMA분석으로 SBT박막의 깊이 분포 및 조성을 확인하였다.