• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2007년도 하계학술대회 논문집 Vol.8
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• pp.257-257
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• 2007

고밀도 FeRAM (Ferroe!ectric Random Access Memory) 소자를 개발하기 위해서는 강유전체 물질을 이용한 안정적인 스텍형의 커패시터 개발이 필수적이다. 특히 $(Bi,La)_4Ti_3O_{12}$ (BLT) 강유전체 물질을 이용하는 경우에는 낮은 열처리 온도에서도 균질하고 높은 값의 잔류 분극 값을 확보하는 것이 가장 중요한 과제 중의 하나이다. 불행히도, BLT 물질은 a-축으로는 약 $50\;{\mu}C/cm^2$ 정도의 높은 잔류 분극 값을 갖지만, c-축 방향으로는 $4\;{\mu}C/cm^2$ 정도의 낮은 잔류 분극 값을 나타내는 동의 강한 비등방성 특성을 보인다. 따라서 BLT 박막에서 각각 입자들의 크기 및 결정 방향성을 세밀하게 제어하는 것은 무엇보다 중요하다. 본 연구에서는 16 Mb의 1T/1C (1-transistor/1-capacitor) 형의 FeRAM 소자를 BLT 박막을 적용하여 제작하였다. 솔-젤 (sol-gel) 용액을 이용하여 스핀코팅법으로 BLT 박막을 증착하고, 후속 열처리 공정을 RTP (rapid thermal process) 공정을 이용하여 수행하였다. 커패시터의 하부 전극 및 상부 전극은 각각 Pt/IrOx/lr 및 Pt을 적용하였다. 반응성 이온 에칭 (RIE: reactive ion etching) 공정을 이용하여 커패시터를 형성시킨 후, 32k-array (unit capacitor: $0.68\;{\mu}m$) 패턴에서 측정한 스위칭 분극 (dP=P*-P^) 값은 약 $16\;{\mu}C/cm^2$ 정도이고, 웨이퍼 내에서의 균일도도 2.8% 정도로 매우 우수한 특성을 보였다. 그러나 단위 셀들의 특성을 평가하기 위하여 bit-line의 전압을 측정한 결과, 약 10% 정도의 커패시터에서 불량이 발생하였다. 그리고 이러한 불량 젤들은 매우 불규칙적으로 분포함을 확인할 수 있었다. 이러한 불량 원인을 파악하기 위하여 양호한 젤과 불량이 발생한 셀에서의 BLT 박막의 미세구조를 분석하였다. 양호한 셀의 BLT 박막 입자들은 불량한 셀에 비하여 작고 비교적 균일한 크기를 갖고 있었다. 이에 비하여 불량한 셀에서의 BLT 박막에는 과대 성장한 입자들이 존재하고 이에 따라서 입자 크기가 매우 불균질한 것으로 확인되었다. 또 이러한 과대 성장한 입자들은 거의 모두 c-축 배향성을 나타내었다. 이상의 실험 결과들로부터, BLT 박막을 이용하여 제작한 FeRAM 소자에서 발생하는 불규칙한 셀 불량의 주된 원인은 c-축 배향성을 갖는 과대 성장한 입자의 생성임을 알 수 있었다. 즉 BLT 박막을 이용하여 FeRAM 소자를 제작하는 경우, 균일한 크기의 입자 및 c-축 배향성의 입자 억제가 매우 중요한 기술적 요소임을 알 수 있었다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제12권4호통권37호
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• pp.339-343
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• 2005

Pt-$SrBi_2Nb_2O_9(SBN)-Pt-Y_2O_3-Si$ 게이트 전계효과 트랜지스터 (MFMISFETs)의 정보저장 특성향상을 위하여 SBN 박막을 산소 플라즈마 내에서 급속열처리 하였다. 그 결과 SBN 박막의 결정크기는 $700^{\circ}C$의 동일한 열처리조건에서 급속열처리한 SBN 결정립의 크기가 전기로 열처리에 의한 SBN 결정립보다 4배 이상 성장하였다. 또한 분극 특성을 비교한 결과 잔류분극은 2배이상 급속열처리 방법으로 제조된 SBN 박막을 이용한 MFMISFET의 메모리윈도우 (memory window)와 on/off상태의 정보저장특성(programming characteristics)은 월등히 향상되었다.

• 한국진공학회지
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• 제11권4호
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• pp.230-234
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• 2002

고온 급속 열처리를 행한 $LiNbO_3Si$/(100) 구조를 가지고 여러 가지 전극을 사용하여 금속/강유전체/반도체 커패시터를 제작하였으며, 제작한 커패시터의 비휘발성 메모리 응용 가능성을 확인하였다. MFS 커패시터의 C-V 특성 곡선에서는 LiNbO$_3$박막의 강유전성으로 인한 히스테리시스 특성이 관측되었으며, 1 MHz C-V 특성 곡선의 축적 영역에서 산출한 비유전율은 약 25 이었다. Pt 전극을 사용하여 제작한 커패시터에서는 인가 전계 500 kV/cm 범위에서 $1\times10^{-8}$ A/cm 이하의 우수한 누설전류 특성이 나타났다. midgap 부근에서의 계면 준위 밀도는 약 $10^{11}\textrm{cm}^2$.eV 이었으며, 잔류분극 값은 약 1.2 $\muC/\textrm{cm}^2$ 였다. Pt 전극과 A1 전극 모두 500 kHz 주파수의 바이폴러 펄스를 인가하면서 측정한 피로 특성에서 $10^{10}$ cycle 까지 측정된 잔류 분극 값이 초기 값과 같았다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제16권4호
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• pp.13-22
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• 2015

나노여과공정에서 폭발 오염물질인 TNT(2, 4, 6-Trinitrotoluene), RDX(Hexahydro-1, 3, 5-trinitro-1, 3, 5-triazine) 및 HMX(1, 3, 5, 7-Tetranitro-1, 3, 5, 7-tetrazocane) 화약류의 잔류에 용존유기물의 오염과 무기물의 스케일링에 의한 케익층 형성 및 농도분극의 영향성을 분석하였다. 지표수 조건의 휴믹산 농도에 의한 나노여과공정에서는 용존유기물에 의한 나노여과막 오염이 발생되어도 플럭스의 큰 변화가 없는 것으로 나타났으며, 휴믹산과 무기 스케일링이 동시에 발생되었을 경우에는 나노여과공정에서 플럭스의 감소가 큰 것으로 나타났다. 휴믹산과 $Ca_3(PO_4)_2$을 혼합하였을 때 플럭스 투과량이 42% 감소하였고 휴믹산만 첨가하였을 경우에 플럭스 투과량은 8% 감소한 것으로 나타났다. 이는 NF 막의 $Ca_3(PO_4)_2$스켈턴트 결정과 용존유기물이 칼슘($Ca^{2+}$)이온의 상호작용에 의해 막 표면에 증강된 케익층을 형성하여 NF 막의 플럭스를 감소시키는 것을 알 수 있었다. 그리고 막의 크기배제에 의한 선택성을 기반으로 하여 폭발물의 나노여과막에 의한 잔류량을 조사할 경우 HMX(296.15, 83%) ${\gg}$ RDX(222.12, 49%) ≋ TNT(227.13, 32%)로 나타났다. 막 오염과 스케일링은 케익층의 형성으로 막 표면에서 증대된 농도 분극효과를 나타낼 수 있으나, 무기 스케일링 형성과 휴믹산에 의한 화약류의 잔류 영향성은 순수한 DI 및 NaCl 피드용액의 여과공정 결과와 크게 다르지 않는 것으로 나타났다. 이는 전량여과방식(Dead-end Flow)의 나노여과공정에서 화약류의 잔류 영향성은 임계크기에 의한 선택적 배제성이 케익층 형성 및 농도분극에 의한 잔류 영향성보다 크다는 것을 보여준다.

• 한국세라믹학회지
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• 제41권5호
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• pp.401-405
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• 2004

순수한 SrB $i_2$T $a_2$$O_{9}$ 세라믹스와 도너와 억셉터가 치환된 S $r_{0.99}$B $i_2$(T $a_{0.99}$ $W_{0.01}$)$_2$$O_{9}$ 와 SrB $i_2$(T $a_{0.99}$ $Ti_{0.01}$)$_2$ $O_{8.99}$ 세라믹스를 제조하고 미세구조, 강유전 P-E 이력특성, 상전이 온도를 조사하였다. 입자크기는 SrB $i_2$T $a_2$$O_{9}$ 세라믹스의 강유전 이력곡선에는 영향을 주지 않았다. 도너를 치환한 S $r_{0.99}$B $i_2$(T $a_{0.99}$ $W_{0.01}$)$_2$$O_{9}$ 세라믹스는 순수한 SrB $i_2$T $a_2$$O_{9}$ 세라믹스보다 잔류 분극이 크고 더욱 포화된 강유전 P-E 이력곡선을 보였으며, 억셉터가 치환된 SrB $i_2$(T $a_{0.99}$ $Ti_{0.01}$)$_2$ $O_{8.99}$ 세라믹스는 잔류분극이 크게 감소하여 가운데가 잘록한 모양을 보였다. 도너가 치환된 S $r_{0.99}$B $i_2$(T $a_{0.99}$ $W_{0.01}$)$_2$$O_{9}$ 세라믹스의 강유전 분극이 순수한 SrB $i_2$T $a_2$$O_{9}$ 세라믹스보다 더 큰 것은 Sr 공공의 생성에 의하여 분역벽 이동이 용이해졌기 때문이다.동이 용이해졌기 때문이다.동이 용이해졌기 때문이다.동이 용이해졌기 때문이다.

• 한국세라믹학회지
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• 제35권7호
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• pp.647-647
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• 1998

비대칭적인 전극 구조를 가지는 Pb(Zr,Ti)$O_3$(PZT) 박막의 비대칭적인 스위칭 특성을 연구하기 위해 Pulsed Laser Deposituin(PLD)방법으로 $LaAlO_3$ 기판 위에 (La,Sr)$CoO_3$/Pb(Zr,Ti)$O_3$/(La,Sr)$CoO_3$(LSCO) 다층구조를 성장시켰다. PZT 박막 캐시터의 전극이 모두 같은 조성일 때, 즉 $(La_0.5Sr_0.5)CoO_3$(LSCO)일 때 PZT 박막의 이력곡선은 대칭성을 보여주고 있다. 그러나 산화물 전극의 조성이 변할 때 PZT 박막 캐패시터는 비대칭성을 보여주고 있다. $LaCoO_3(LCO)$를 상층 전극, $La_0.5,Sr_0.5)CoO_3$(LSCO)를 하층 전극으로 사용하였을 때 이력 곡선은 음의 방향으로 분극된 상태가 불안정 하여 음의 잔류 분극의 완화 현상을 보여준다. 반면 상층 전극이 LSCO, 하층 전극이 LCO인 PZT 박막 캐패시터는 양의 방향의 분극 상태가 불안정하여 양의 잔류 분극이 완화현상을 보여준다. 이러한 이력 곡선의 완화 현상은 LCO/PZT 계면에서의 전자 밴드 구조의 변형에 의한 내부 전계의 형성 때문이라 생각할 수 있다. 내부 전계는 LCO/PZT와 LSCO/PZT 계면에서의 전자 밴드 구조의 변형에 의한 내부 전계의 형성 때문이라 생각할 수 있다.내부 전계는 LCO/PZT 계면에서의 인가된 전압 강하 차이에 의해 발생되며 전압 강하는 각각의 계면에서 0.6V와 -0.12V의 크기를 갖는다.

• 한국진공학회지
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• 제17권1호
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• pp.28-33
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• 2008

R.F 마그네트론 스퍼터링 방법을 이용하여 Indium tin oxide(ITO)가 증착된 유리기판 위에 PLZT ($Pb_{1.1}La_{0.08}Zr_{0.65}Ti_{0.35}O_3$) 박막을 제작하였다. 기판온도를 $500^{\circ}C$로 고정하여 증착한 후 급속열처리 방법으로 다양한 온도 ($550-750^{\circ}C$)에서 후열처리 하였다. 후열처리온도의 변화에 따른 PLZT 박막의 결정학적 특성을 X선 회절법을 통하여 분석하였고 원자간력 현미경을 이용하여 박막의 표면 상태를 관찰하였다. 또한 precision material analyzer 을 이용하여 분극이력곡선과 피로특성을 측정하였다. 후 열처리 온도가 증가함에 따라 잔류분극 값(Pr)은 $10.6{\mu}C/cm^2$ 에서 $31.4{\mu}C/cm^2$로 증가하였으며 항전계(Ec)는 79.9 kV/cm에서 60.9 kV/cm로 감소하는 경향을 보였다. 또한 피로특성의 경우 1MHz 주파수에서 ${\pm}5V$의 square wave를 인가하여 측정한 결과 $700^{\circ}C$에서 후열처리한 시편의 경우 $10^9$회 이상의 분극반전을 거듭하였을 때 분극값이 15% 감소하는 결과를 나타내었다.

• 한국마이크로전자및패키징학회:학술대회논문집
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• 한국마이크로전자및패키징학회 2001년도 The IMAPS-Korea Workshop 2001 Emerging Technology on packaging
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• pp.114-118
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• 2001

졸-겔법으로 Pt/Ti/$SiO_2$/Si 기판위에 $Bi_{3.7}$/$La_{0.75}$$Ti_3O_{12}$(BLT) 강유전체 박막을 형성하였다. As-coated BLT 박막은 $600^{\circ}C$의 후속 열처리온도에서 결정화 되었으며 전형적인 Bi 층상 페롭스카이트 결정구조를 나타내었다. 또한 후속 열처리온도를 증가함에 따라 결정성이 향상되었다. $700^{\circ}C$의 온도에서 후속 열처리된 BLT 박막의 비 유전상수($\varepsilon_{r}$)와 유전손실($\textrm{tan}\delta$)은 5KHz 주파수에서 약 402와 0.04를 각각 나타내었다 $800^{\circ}C$에서 후속 열처리된 BLT박막의 경우 5V의 인가 전압에서 잔류분극 2Pr($Pr^{+}$-$Pr^{-}$)값은 약 32.5$\mu$C/$Cm^2$을 나타내었다.

• 한국세라믹학회지
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• 제38권8호
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• pp.724-731
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• 2001

스크린 인쇄법에 의해 Si 기판에 PZT 후막의 제조에 있어서 주요 문제점은 낮은 소결밀도 및 PZT 후막과 Si 기판과의 반응현상이다. 이러한 현상을 억제하기 위해 본 연구에서는 스크린 인쇄법 및 PZT sol-gel 처리법의 혼합된 방법을 채택하여 Pt/TiO$_2$/YSZ/SiO$_2$/Si(100) 기판에 Zr/Ti 비가 52/48인 PZT 후막을 제조하였으며, 소결온도에 따른 잔류분극(P$_{r}$), 유전상수($\varepsilon$$_{r}$) 및 압전상수(d$_{33}$)를 측정하였다. 인쇄된 PZT 후막에 졸 처리함으로써 단순히 인쇄된 후막에 비해 전기적 특성이 증진된 결과를 얻었다.다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 1999년도 추계학술대회 논문집 전문대학교육위원 P
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• pp.20-23
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• 1999

본 연구에서는 $SrBi_xTa_2O_9$ 세라믹스에서 Bi 몰비 변화에 대한 x를 2.4, 2.6, 2.8, 3.0, 3.2로 변화시키면서 소결 온도도 변화하여 각각에 대한 구조 및 전기적 특성을 조사하였다. Bi 부족과 이상과잉에 따라 이상의 결정구조를 보였으며 소결온도가 높아질수록 Bi 휘발이 많아져 정방성이 떨어졌다. Sr/Bi/Ta=1/2.8/2 조성에서 가장 큰 정방성과 그레인 크기를 나타내었으며 그 조성에서 1000[$^{\circ}C$]로 소결한 시료에서 유전율 132를 보였고 1050[$^{\circ}C$]로 소결한 시료에서 잔류분극 1.134[${\mu}C/cm^2$]을 나타내었다.