• Electrical & Electronic Materials
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• v.8 no.5
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• pp.580-586
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• 1995

최근 커패시터의 전극은 Pt, Au등으로 이용되고 있다. 이러한 전극의 전기적 특성은 우수하나 고가이다. 본 연구에서는 전극의 저가격화 측면에서 알루미늄 전극 위에 BaTiO$_{3}$를 증착하고 기관의 온도를 실온에서 600[.deg. C]까지 변화시켜 RF스퍼터링법으로 제작하였다. BaTiO$_{3}$세라믹의 유전특성은 구성하고 있는 입자의 강유전 분역 밀도와 입자의 크기에 의존하므로 입자가 성장되는 온도영역에서 입자의 크기와 유전율간의 관계를 연구하였다. 또한 BaTiO$_{3}$박막 커패시터의 유전상수는 BaTiO$_{3}$세라믹과 알루미늄기관의 계면에서 산화특성이 일어나기 때문에 기관온도의 변화에 의해 조사되었다. 기관의 온도를 증가시킴에 따라 결정면의 피크와 강도는 증가하였으며, 유전특성은 결정입자의 크기가 0.8[.mu.m]일때 가장 양호하였다. 유전율값은 기판 온도가 400[.deg. C]일 때 가장 크게 나타났다. 결과적으로, 알루미늄 전극에 BaTiO$_{3}$세라믹을 증착하여 저가의 적층용 세라믹 콘덴서를 제조할 수 있음을 알았다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2000.02a
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• pp.99-99
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• 2000

본 논문에서는 RF Magnetron Sputtering 방법으로 Ba0.5Sr0.5TiO3 박막을 Pt/Ti/SiO2/Si 기판위에 증착하였다. Ar과 O2의 가스비는 90:10부터 50:50까지 O2의 함유비율을 10씩 증가시켰으며, 모든 조건에서 증착온도는 실온으로 설정하였다. Ba0.5Sr0.5TiO3 박막의 증착후 각 가스비에 따른 동일한 샘플에 대해 RTA(Rapid Thermal Anneal) 장비를 이용하여 $600^{\circ}C$에서 열처리는 하여 열처리 효과에 대한 특성도 조사하였다. 최종적으로 제작한 BST 커패시터는 Pt/BST/Pt 구조를 갖는 MIM(Metal-Insulator-Metal) 구조의 커패시터였으며 상.하부 전극은 전기적 특성이 우수한 Pt를 사용하였다. 제작된 BST 커패시터를 대해 유전 특성을 조사하기 위해 C-V 측정을 한 결과 산소 함유량이 증가함에 따라 유전율의 증가를 보여주었으며, 제작된 샘플 중 산소 함유량이 30인 샘플은 300이상의 우수한 유전율을 나타내었다. 또한 누설 전류특성에서는 모든 샘플에 대해 1.0V의 인가전압에서 1.0$\times$106A/cm2 이하의 누설 전류 밀도 값을 가져 전기적으로도 안정된 커패시터 구조임을 확인하였다. 또한 막의 증착상태와 미세구조관찰을 위해 SEM 측정을 하였고 구성성분 결정 구조를 알기 위해 XRD 측정도 시행하였다. 결과적으로 본 논문에서 제작된 커패시터 중 Sr/O의 비율이 70:30인 샘플이 가장 우수한 유전특성을 나타내었고, 이 샘플의 유전특성과 누설 전류 특성은 차세대 메모리인 1GigaByte급 DRAM에 적용 가능한 조건들을 만족시켰다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 1994.07b
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• pp.1274-1276
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• 1994

A study on $BaTiO_3$ ceramics have been shown that dielectric properties of $BaTiO_3$ ceramics strongly depend on the size and ferroelectric domain density of the constituting grain. According to rising substrate temperature from $25[^{\circ}C]$ to $600[^{\circ}C]$, the peak intensity and crystal plane in XRD are increased. In this study, $BaTiO_3$ thin film prepared by RF sputtering from room temperature to $600[^{\circ}C]$ of substrate temperature. Therefore, we tried to investigate the relation between the characteristics of ceramics structure and dielectric factor.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2011.05a
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• pp.240.1-240.1
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• 2011

본 연구에서는 펄스레이져 박막 증착법(Pulsed Laser Deposition;PLD)을 이용하여 연자성의 CoNiFe (CNF) 물질과 강유전 특성의$BaTiO_3$ (BTO) 물질을 다층박막 구조로 제작하여 약자장(H=200 Oe)에 의해 에너지를 집적 시키거나 유전상수를 조절하여 박막의 구조 변화에 따른 커패시턴스 변화를 연구하였다. 다양한 구조의 다층 박막은 Si/$SiO_2$/Ti/Pt(111) 기판상에 PLD을 이용하여 증착하였으며, Phillp's X-선 회절기 (XRD)를 이용하여 결정구조와 격자 상수를 결정하였다. FE-SEM, TEM, AFM 및 EDS를 이용하여 박막 표면/단면의 미세구조 및 물질에 따른 조성비를 확인하였다. 자기적 특성을 위해Vibrating Sample Magnetometer (VSM)를 측정하였고, 전기적 특성은 LCR meter를 이용하여 측정하였다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.11 no.1
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• pp.1-7
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• 2002

We deposited $Ba_{0.5}Sr_{0.5}TiO_3$(BST) thin-films on Pt/Ti/$SiO_2$/Si substrates using RF magnetron sputtering method. A Substrate temperature was fixed at room temperature, while working gas flow ratio and RF Power were changed from 90:10 to 60:40 and 50 W, 75 W respectively. Also after BST thin films were deposited, we performed annealing in oxygen atmosphere using Rapid Thermal Annealing. For capacitor application we deposited Pt using E-beam evaporator of UHV system. In a structural property study through XRD measurement we found that crystallization depends on annealing rather than working gas ratio or and RF Power. Electrical properties showed relatively superior characteristic on the annealed sample with 50 W of RF Power.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.11 no.3
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• pp.135-140
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• 2002

In this paper, We deposited the BST thin-film on p-type (100)Si, (100)MgO and MgO/Si substrates respectively using RF magnetron sputtering method. After the BST thin-fil m was deposited, we performed RTA(rapid thermal anneal) at $600^{\circ}C$, oxygen atmosphere and 1 min. In the XRD measurement, we observed the (110) $Ba_{0.5}Sr_{0.5}TiO_3$ main peak in all samples and the peak intensity increased after post annealing. Then we manufactured a capacitor using Al Electrode and measured I-V, C-V. In C-V measurement result values for each substrate, dielectric constant was calculated 120 (bare Si), 305(MgO/Si), 310(MgO) respectively. A leakage current density was present less than 1 $\mu\textrm{A/cm}^2$ at applied fields below 0.3 MV/cm. In conclusion we confirmed that MgO/Si substrates give good results for BST thin-film deposition.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2000.02a
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• pp.69-69
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• 2000

(Ba, Sr)TiO3 (BST)[1-3] 박막은 유전상수가 크고 고주파에서도 유전특성 저하가 적기 때문에 ULSI DRAM(Dynamic Random Access Memory)에 응용 가능한 물질로 최근 각광을 받고 있다. 하지만, 아직 BST 박막을 DRSM에 바로 적용하기 위해선 몇 가지 문제점이 있다. 그 중 누설전류 문제는 디바이스 응용시 매우 중요한 요소이다. 특히, DRAM에서 refresh time와 직접적인 관련이 있어 디바이스 내의 신뢰도 및 전력소모를 결정하는 주된 인자가 된다. 지금까지, BST 박막의 인가전업, 온도, 그리고 전극물질에 따른 누설전류 현상들이 고찰되었고, 이에 관한 많은 전도기구 모델들이 제시되었다. Schottky emission, Poole-Frenkel emission, space charge limited conduction 등이 그 대표적인 예이다. 하지만 아쉽게도 BST 박막의 정확한 누설 전류 전도 기구를 완전히 설명하는데는 아직 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 제작된 BST 커패시터 내의 기본적인 전기적 성질을 조사하고, 정확한 누설전류 기구 규명에 초점을 두고자 한다. 이를 위해 기존의 여러 기구들과 비교 분석할 것이다. 하부전극으로 사용하기 위해 스퍼터링 방법으로 p-Si(100) 기판위에 RuO2 박막을 약 120nm 증착하였다. 증착전의 chamberso의 초기압력은 5$\times$10-6 Torr이하의 압력으로 유지시켰다. Ar/O2의 비는 이전 실험에서 최적화된 9/1로 하였다. BST 박막 증착 시 5분간 pre-sputtering을 실시한 후 하부전극 기판위에 BST 박막을 증착하였다. 증착이 끝난 후 시편을 상온까지 냉각시킨 후 꺼내었다. 전기적 특성을 측정하기 상부전극으로 RuO2와 Al 박막을 각각 상온에서 100nm 증착하였다. 이때 hole mask를 이용하여 반경이 140um인 원형의 상부전극을 증착하였다. BST 박막의 증착온도가 증가하고 Ar/O2 비가 감소할수록 제작된 BST-커패시터의 전기적 성질이 우수하였다. 증착온도 $600^{\circ}C$, ASr/O2=5/5에서 증착된 막의 누설전류는 4.56$\times$10-8 A/cm2, 유전상수는 600 정도의 값을 나타내었다. 인가전압에 따른 BST 커패시터의 transition-current는 Curie-von Schweider 모델을 따랐다. BST 박막의 누설전류 전도기구는 기존의 Schottky 모델이 아니라 modified-Schottky 무델로 잘 설명되었다. Modified-Schottky 모델을 통해 BST 박막의 광학적 유전율 $\varepsilon$$\infty$=4.9, 이동도 $\mu$=0.019 cm2/V-s, 장벽 높이 $\psi$b=0.79 eV를 구하였다.

• The Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science
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• v.16 no.3 s.94
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• pp.253-259
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• 2005

In this paper, BaSrTiO$_{3}$(BST) thin film tunable interdigital capacitor using low cost silicon substrate instead of expensive single-crystalline substrate is presented. The tunable capacitor in which BST thin film is deposited by PLD has operation frequency and applied bias up to 4 GHz and 50 V, respectively. The maximum tunability in capacitance is found to be 30$\%$, for an applied field of 5 kV/cm at a bias of 50 V. Therefore, it has been shown that the BST microwave tunable capacitor can be integrated onto Si substrate.