RF magnetron reactive sputtering 법으로 BST(Bal-xSrxTiO$_3$)(50/50) 박막을 제작하여, 박막의 결정화 특성 및 표면상태와 함께 박막의 두께에 따른 전기적 특성을 조사하였다. XRD와 AFM을 이용하여 BST 박막의 결정화 특성과 표면상태를 관찰한 결과, 80$0^{\circ}C$ 에서 2분간 후열처리한 박막은 완전한 perovskite 구조를 가지며 표면거칠기도 16.1$\AA$으로 양호한 값을 나타내었다. 박막의 두께가 80nm에서 240nm으로 증가함에 따라 10KHz에서 비유전률은 199에서 265로 증가하였고, 250㎸/cm의 전기장에서 누설 전류밀도는 $0.779 {\mu}m/{cm^2}에서 0.184 {\mu}A/{cm^2}$으로 감소하였다. 두께 240nm인 BST 박막의 경우, 5V에서의 전하축적 밀도와 누설전류밀도는 각각 50.5 $fC/{{\mu}m^2} 와 0.182 {\mu}A/{cm^2}$로, 이는 DRAM의 캐패시터 절연막 응용에 매우 유망한 물질임을 나타내는 결과이다.
Present silicon dioxide (SiOz) 떠m as intennetal dielectridIMD) layers will result in high parasitic c capacitance and crosstalk interference in 비gh density devices. Low dielectric materials such as f f1uorina뼈 silicon oxide(SiOF) and f1uoropolymer IMD layers have been tried to s이ve this problem. I In the SiOF ftlm, as fluorine concentration increases the dielectric constant of t뼈 film decreases but i it becomes unstable and wa않r absorptivity increases. The dielectric constant above 3.0 is obtain어 i in these ftlms. Fluoropolymers such as polyte$\sigma$따luoroethylene(PTFE) are known as low dielectric c constant (>2.0) materials. However, their $\alpha$)Or thermal stability and low adhesive fa$\pi$e have h hindered 야1리ru뚱 as IMD ma따"ials. 1 The concept of a plasma processing a찌Jaratus with 비gh density plasma at low pressure has r received much attention for deposition because films made in these plasma reactors have many a advantages such as go여 film quality and gap filling profile. High ion flux with low ion energy in m the high density plasma make the low contamination and go어 $\sigma$'Oss피lked ftlm. Especially the h helicon plasma reactor have attractive features for ftlm deposition 야~au똥 of i앙 high density plasma p production compared with other conventional type plasma soun:es. I In this pa야Jr, we present the results on the low dielectric constant fluorocarbonated-SiOF film d밑JOsited on p-Si(loo) 5 inch silicon substrates with 00% of 0dFTES gas mixture and 20% of Ar g gas in a helicon plasma reactor. High density 띠asma is generated in the conventional helicon p plasma soun:e with Nagoya type ill antenna, 5-15 MHz and 1 kW RF power, 700 Gauss of m magnetic field, and 1.5 mTorr of pressure. The electron density and temperature of the 0dFTES d discharge are measUI벼 by Langmuir probe. The relative density of radicals are measured by optic허 e emission spe따'Oscopy(OES). Chemical bonding structure 3I피 atomic concentration 따'C characterized u using fourier transform infrared(FTIR) s야3띠"Oscopy and X -ray photonelectron spl:’따'Oscopy (XPS). D Dielectric constant is measured using a metal insulator semiconductor (MIS;AVO.4 $\mu$ m thick f fIlmlp-SD s$\sigma$ucture. A chemical stoichiome$\sigma$y of 야Ie fluorocarbina$textsc{k}$영-SiOF film 따~si야영 at room temperature, which t the flow rate of Oz and FTES gas is Isccm and 6sccm, res야~tvely, is form려 야Ie SiouFo.36Co.14. A d dielec$\sigma$ic constant of this fIlm is 2.8, but the s$\alpha$'!Cimen at annealed 5OOt: is obtain려 3.24, and the s stepcoverage in the 0.4 $\mu$ m and 0.5 $\mu$ m pattern 킹'C above 92% and 91% without void, res야~tively. res야~tively.
스크린 인쇄법 및 PZT sol 처리의 복합공정을 적용하여 $30{\mu}m$ 두께의 PMW-PZT 후막을 Pt/$TiO_2$/$SiN_x$Si 기판위에 제작하였다. 그 결과 PZT sol 처리 횟수가 증가함에 따라 후막의 소결 밀도가 증가하고 전기적, 압전 특성의 증진되는 것을 관찰할 수 있었다. $800^{\circ}C$에서 소결한 10회 sol 처리한 PMW-PZT 후막은 745의 유전상수 및 155 pC/N의 $d_33$ 값을 나타내었다.
$Pb(Zr_{0.52}, Ti_{0.48})O_3$ (PZT) thick films as an actuating material with conducting oxides, $(La_{0.5}Sr_{0.5}) CoO_3$ (LSCO), have been fabricated by sol-gel method for Optical Micro-Electro-Mechanical System (MEMS) devices, in which PZT/LSCO/SiO2 structures were used. In order to improve the adhesion to LSCO solution in order to enhance the wetting behavior of a water-based LSCO precursor solution and further to improve the adhesion between LSCO and $SiO_2$ layers. PZT films were made using 1-3 propanediol based precursor solution which has a high viscosity and a boiling point appropriate for thick film fabrication. In the precursor solution, Ti-propoxied and Zr-propoxied are partially substituted with acetylacetone to achieve the solution stability while maintaining reactivity. Crack free PZT films (0.8~1$\mu\textrm{m}$) have been successfully fabricated at crystallization temperatures above $700^{\circ}C$. Dielectric constants and dielectric losses of the PZT films were 900~1200and 2~5%, respectively. Piezoelectric constant $d_{33}$ of the PZT films constrained by a substrate were 200pm/V at 100kV/cm.
한국마이크로전자및패키징학회 2000년도 Proceedings of 5th International Joint Symposium on Microeletronics and Packaging
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pp.103-108
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2000
The texture of Al/Ti thin films deposited on low-dielectric polymer substrates has been investigated. Fifty-nm-thick Ti films and 500-nm-thick Al-1%Si-0.5%Cu (wt%) films were deposited sequentially onto low-k polymers and SiO$_2$ by using a DC magnetron sputtering system. The texture of Al thin film was determined using X-ray diffraction (XRD) theta-2theta ($\theta$-2$\theta$) and rocking curve and the microstructure of Al/Ti films on low-k polymer and SiO$_2$ substrates was characterized by Transmission electron microscopy (TEM). hall thin films deposited on SiO$_2$ had stronger texture than those deposited on low-k polymer. The texture of Al thin films strongly depended on that of Ti films. Cross-sectional TEM resealed that Brains of Ti films on SiO$_2$ substrates had grown perpendicular to the substrate, while the grains of Ti films on SiLK substrates were farmed randomly. The lower degree of 111 texture of Al thin films on low-k polymer was due to Ti underlayer.
The influence of the concentration of precursor solution and the number of solution coatings on the densification of the $Pb(Zr_xTi_{1-x})O_3$ (PZT) thick films was studied. PZT powder and PZT precursor solution were prepared by3 sol-gel method and PZT thick films were fabricated by the screen-printing method on the alumina substrates. The composition of powder and precursor solution were PZT(70/30) and PZT(30/70), respectively. The PZT precursor solution was spin-coated on the PZT thick films. A concentration of a coating solution was 0.5 to 2.0 mol/L[M] and the number of coating was repeated from 0 to 6. The XRD patterns of all PZT thick films shelved typical perovskite polycrystalline structure. The porosity of the thick films was decreased with increasing the number of coatings and 6-time coated films with 1.5 M showed the dense microstructure and thickness of about $60{\mu}m$. The relative dielectric constant of the PZT thick film was increased with increasing the number of solution coatings and the thick films with 1.5 M, 6-time coated showed the 698. The remanent polarization the 1.5 M and 6-time coated PZT thick films was $38.3{\mu}C/cm^2$.
In the present study, the thermal conductivity of a silicon nitride($Si_3N_4$) thin-film is evaluated using the dual-wavelength pump-probe technique. A 100-nm thick $Si_3N_4$ film is deposited on a silicon (100) wafer using the radio frequency plasma enhanced chemical vapor deposition technique and film structural characteristics are observed using the X-ray reflectivity technique. The film's thermal conductivity is measured using a pump-probe setup powered by a femtosecond laser system of which pump-beam wavelength is frequency-doubled using a beta barium borate crystal. A multilayer transient heat conduction equation is numerically solved to quantify the film property. A finite difference method based on the Crank-Nicolson scheme is employed for the computation so that the experimental data can be curve-fitted. Results show that the thermal conductivity value of the film is lower than that of its bulk status by an order of magnitude. This investigation offers an effective way to evaluate thermophysical properties of nanoscale ceramic and dielectric materials with high temporal and spatial resolutions.
Non-sintered Alumina films were fabricated via inkjet printing processes without a high temperature sintering process. The packing density of these inkjet-printed alumina films measured around 60%. Polymer resin was infiltrated thru these non-sintered films in order to fill out the 40% of voids constituting the rest of the inkjet-printed films. The concept of inkjet-printed Alumina-Resin hybrid materials was designed in order to be applicable to the ceramic package substrates for 3D-system module integration which may possibly substitute LTCC-based 3D module integration. So, the dielectric properties of these inkjet-printed $Al_2O_3$ hybridmaterialsareofourgreatinterest. We have measured dielectric constant and dissipation factor of the inkjet-printed $Al_2O_3$-resinhybridfilmsbyvaryingtheamountofresininfiltratedthruthe$Al_2O_3$films.
Crystallizable glasses with precipitation of celsian, anorthite, wollastonite and gahnite were prepared for the purpose of insulating dielectric layers in devices such as integrated circuit substrates. The starting glasses were prepared by melting the batches for 1 hour at 1450.deg. C and then Quenching to a distilled water. And crystallization behavior of these glasses were studied by DTA, TMA, XRD analysis and by the measurement of dielectric properties. The overall composition of the glass-ceramic consists in weight percent of 30-35% A1$_{2}$O$_{3}$, 13-26% BaO, 5-21% CaO, 10-24% ZnO, 4.5-9.0% TiO$_{2}$ and 4-8% B$_{2}$O$_{3}$. As a result, in barium-rich glasses only celsian phase was developed in the range of 850-900.deg. C. Also, the thermal expansion coefficient, dielectric constant and quality factor of these glass-ceramics were 68*10$^{-7}$ /.deg. C, about 9 and more than 1000, respectively.
Glass frits for dielectric layers are mostly used for screen printing process. Several additives have already been known to be well matched with lead-oxide glasses system. The use of lead oxide, however, creates environmental problems, so many recent studies on lead-free glasses compositions have been carried out. A study of the suitability between additives and lead-free glass system is needed. In this study, we have used a screen-printing method to make thick films of lead-oxide glass and lead-free glass using different additives, and analyzed and compared the transmittance of the thick films.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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