• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2001년도 하계학술대회 논문집
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• pp.672-675
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• 2001

The Sr$\sub$0.8/Bi$\sub$2.4/Ta$_2$O$\sub$9/(SBT) thin films are deposited on Pt-coated electrode(Pt/TiO$_2$/SiO$_2$/Si) using RF magnetron sputtering method. With increasing annealing tempera ture from 600[$^{\circ}C$] to 850[$^{\circ}C$], Bi-layered perovskite phase was crystallized above 650[$^{\circ}C$]. The maximum remanent polarization and the coercive electric field is 11.60[${\mu}$C/$\textrm{cm}^2$], 48[kV/cm] respectively. The dielectric constant and leakage current density is 213, 1.01${\times}$10$\^$-8/ A/$\textrm{cm}^2$ respectively at annealing temperature of 750[$^{\circ}C$].

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 추계학술대회 논문집 Vol.21
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• pp.31-31
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• 2008

고주파 잡음 발생과 고집적화 문제 해결을 위해 고용량 디커플링 캐패시터를 기판에 내장하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 초고주파 환경에서 고용량 기판 내장형 디커플링 캐패시터로의 응용을 위해 $BaTiO_3$박막을 에어로졸 데포지션 법을 이용하여 12~0.2 ${\mu}m$의 두께로 제조하였고 그 유전특성을 조사하였다. 그결과, 1 MHz에서 permittivity가 70, loss tangent은 3% 이하였으며, capacitance density는 $1{\mu}m$의 두께에서 59 nF/$cm^2$이었다. 하지만, 박막의 두께가 $1{\mu}m$ 이하에서는 XRD를 통해 결정성이 확인 되었음에도 큰 누설전류로 인해 유전특성을 확인할 수 없었다. 이 누설전류의 발생 원인을 조사하기 위해 $BaTiO_3$박막의 표면의 미세구조를 SEM으로 관찰한 결과 여러 결함들이 확인되었으며, 또한 전극 직경의 크기를 1.5 mm에서 0.33 mm로 작게 변화시킴으로서 그 유전특성을 조사하여 박막의 불균일성과 박막화의 가능성을 확인하였다.

• 한국재료학회지
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• 제30권2호
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• pp.99-104
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• 2020

Recent discoveries of ferroelectric properties in ultrathin doped hafnium oxide (HfO₂) have led to the expectation that HfO₂ could overcome the shortcomings of perovskite materials and be applied to electron devices such as Fe-Random access memory (RAM), ferroelectric tunnel junction (FTJ) and negative capacitance field effect transistor (NC-FET) device. As research on hafnium oxide ferroelectrics accelerates, several models to analyze the polarization switching characteristics of hafnium oxide ferroelectrics have been proposed from the domain or energy point of view. However, there is still a lack of in-depth consideration of models that can fully express the polarization switching properties of ferroelectrics. In this paper, a Zr-doped HfO₂ thin film based metal-ferroelectric-metal (MFM) capacitor was implemented and the polarization switching dynamics, along with the ferroelectric characteristics, of the device were analyzed. In addition, a study was conducted to propose an applicable model of HfO₂-based MFM capacitors by applying various ferroelectric switching characteristics models.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2002년도 추계학술대회 논문집 전기물성,응용부문
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• pp.147-149
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• 2002

Recently, the study on development of electrical and electronic device is done to set miniature, high degrees of integration and efficiency by using inorganic materials the study of Langmuir-Boldgett(LB) method that uses organic materials because of the limitation for the ultrasmall size. The structure of MIM(Metal-Insulator-Metal) device is Cr-Au/PBLG/ Al. the number of accumulated layers are 1, 3, 5, 7, 9. The I-V characteristic of the device is measured from 0[V] to 2[V] and the characteristic of current-time of the devices. We have investigated the capacitance because PBLG system have a accumulated layers the maximum value of measured current is increased as the number of accumulated layers are decreased. The capacitor properties of a thin film is better as the distance between electrodes is smaller. The results have shown the insulating materials and could control the conductivity by accumulated layers.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.171-172
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• 2007

We fabricated the metal-ferroelectric-insulator-semiconductor filed-effect transistors (MFIS-FETs) using the $(Bi,La)_4Ti_3O_{12}\;and\;LaZrO_x$ thin films. The $LaZrO_x$ thin film had a equivalent oxide thickness (EOT) value of 8.7 nm. From the capacitance-voltage (C-V) measurements for an Au/$(Bi,La)_4Ti_3O_{12}/LaZrO_x$/Si MFIS capacitor, a hysteric shift with a clockwise direction was observed and the memory window width was about 1.4 V for the bias voltage sweeping of ${\pm}9V$. From drain current-gate voltage $(I_D-V_G)$ characteristics of the fabricated Fe-FETs, the obtained threshold voltage shift (memory window) was about 1 V due to ferroelectric nature of BLT film. The drain current-drain voltage $(I_D-V_D)$ characteristics of the fabricated Fe-FETs showed typical n-channel FETs current-voltage characteristics.

• 한국재료학회지
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• 제10권10호
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• pp.684-690
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• 2000

Metal-Ferroelectric-Metal(MFM) 구조의 개퍼시터에서 $Pb(Zr,Ti)O_3(PZT)$-전극 계면층이 PZT 박막 특성에 기여하는 영향을 알아보기 위하여 Pt/PZT/계면층/Pt/$TiO_2/SiO_2$/Si 구조의 캐퍼시터를 제작하였다. 계면층으로 사용될 물질들 중에서 $PbTiO_3(PT)$ 층을 sol-gel 방법으로 형성하였으며, PbO, $ZrO_2,\;TiO_2$ 층들을 reactive sputtering 방법으로 형성하였다. PZT박막을 구성하는 원소들로 이루어진 단순 산화물들의 특성을 평가하기 위하여 PbO, $ZrO_2,\;TiO_2$를 계면층으로 사용하여 $600^{\circ}C$에서 열처리를 실시하였고, 이 경우에는 $TiO_2$가 가장 우수하게 PZT의 결정립 크기를 미세하게 하는 효과를 보였으나, 두께가 증가함에 따라 표면 거칠기가 증가하고 anatase 상으로 남기 때문에 강유전특성이 열화되었다. 반면에 PT 박막을 계면층으로 사용한 경우에는 결정립 크기의 감소와 더불어 전기적인 특성도 향상되었다. 또한 PZT의 핵생성 위치를 판단하기 위하여 PT 삽입층의 위치를 변화하며, 실험한 결과, 하부전극과 PZT 박막의 계면에 PT 삽입층을 형성하였을 경우에 가장 효과적인 seed로서의 역할을 하였다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제36권1호
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• pp.88-92
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• 2023

The ferroelectricity in Hf_0.5Zr_0.5O₂ (HZO) thin films is one of the most interesting topics for next-generation nonvolatile memory applications. It is known that a crystallization process is required at a temperature of 400℃ or higher to form an orthorhombic phase that results in the ferroelectric properties of the HZO film. However, to realize the integration of ferroelectric HZO films in the back-end-of-line, it is necessary to reduce the annealing temperature below 400℃. This study aims to comprehensively analyze the ferroelectric properties according to the annealing temperature (350-500℃) and time (1-5 h) using a furnace as a crystallization method for HZO films. As a result, the ferroelectric behaviors of the HZO films were achieved at a temperature of 400℃ or higher regardless of the annealing time. At the annealing temperature of 350℃, the ferroelectric properties appeared only when the annealing time was sufficiently increased (4 h or more). Based on these results, it was experimentally confirmed that the optimization of the annealing temperature and time is very important for the ferroelectric phase crystallization of HZO films and the improvement of their ferroelectric properties.

• 한국재료학회지
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• 제9권8호
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• pp.825-830
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• 1999

FTES/$O_2$-PECVD 방법에 의하여 증착된 SiOF 박막의 특성을 FT-IR, SPS, 그리고 ellipsometry로 분석하였다. 유전상수, breakdown field와 누설전류 밀도는 MIS(Au/SiOF/p-Si) 구조로 형성하여 C-V와 I-V특성곡선으로부터 측정하였다. SiOF박막의 step-coverage는 SEM 단면사진으로 조사하였다. FTES와 $O_2$의 유량을 각각 300sccm으로 반응로에 주입하였을 때 양질의 SiOF 박막이 형성되었다. 형성된 박막의 유전상수는 3.1로서 다른 산화막보다 더 낮은 값으로 나타났다. breakdown field와 누설전류밀도는 약 10MV/cm와 $8{\times}10^{9}A/\textrm{cm}^2$로 측정되었다. $0.3{\mu}{\textrm}{m}$ 금속 패턴에 $2500{\AA}$의 두께로 증착된 SiOF 박막은 전극간에 void가 없이 우수한 덮힘을 보였다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제38권11호
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• pp.765-770
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• 2001

고온 급속 열처리시킨 LiNbO₃/AIN/Si(100) 구조를 이용하여 MFIS 소자를 제작하고, 비휘발성 메모리 동작 가능성을 확인하였다. 고유전율 AIN 박막 위에 Pt 전극을 증착시켜 제작한 MIS 구조에서 측정한 1MHz C-V 특성곡선에서는 히스테리시스가 전혀 없고 양호한 계면특성을 보였으며, 축적 영역으로부터 산출한 비유전율 값은 약 8 이었다. Pt/LiNbO₃/AIN/Si(100) 구조에서 측정한 1MHz C-V 특성의 축적영역에서 산출한 LiNbO₃ 박막의 비유전율 값은 약 23 이었으며, ±5 V의 바이어스 범위 내에서의 메모리 윈도우는 약 1.2 V이었다. 이 MFIS 구조에서의 게이트 누설전류밀도는 ±500 kV/cm의 전계 범위 내에서 10/sup -9/ A/㎠ 범위를 유지하였다. 500 kHz의 바이폴러 펄스를 인가하면서 측정한 피로특성은 10/sup 11/ cycle 까지 초기값을 거의 유지하는 우수한 특성을 보였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 1998년도 추계학술대회 논문집 학회본부 C
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• pp.801-803
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• 1998

We investigated Pt and $RuO_2$ as a bottom electrode and PZT thin film for ferroelectric applications. XRD examination shows that a mixed phase of (111) and (200) Pt peak for the temperature ranged from RT to $200^{\circ}C$, and a preferred (111) orientation for the substrate temperature of $300^{\circ}C$. From the XRD and AFM results, we recommend the substrate temperature of $300^{\circ}C$, 80 W for the Pt bottom electrode growth. From the study of an oxygen partial pressure from 0 to 50%, we learned that only Ru metal was grown with $0{\sim}5%$, a mixed phase of Ru and $RuO_2$ for $10{\sim}40%$, pure $RuO_2$ at 50%. Having optimized the bottom electrode growth conditions, we employed two step process in PZT film capacitor: PZT film growth at the low substrate temperature of $300^{\circ}C$ and then post RTA anneal treatments. PZT films were randomly oriented on $RuO_2$ and (110) preferentially oriented on Pt electrode. Leakage current density of PZT film demonstrated two to three orders higher for $RuO_2$ bottom electrode. From C-V results we observed a dielectric constant of PZT film higher than 1200. This paper presents the optimized process conditions of the bottom electrodes and properties of PZT thin films on these electrodes.