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고주파 수동소자 유전체용 $Ba_{0.5}Sr_{0.5}TiO_{3}$ 박막의 유전특성에 관한 연구
Study on dielectric properties of $Ba_{0.5}Sr_{0.5}TiO_{3}$thin films for high-frequency passive device 원문보기

한국전기전자재료학회 2001년도 하계학술대회 논문집, 2001 July 01, 2001년, pp.263 - 266  

이태일 (청주대학교 대학원 전자공학과 반도체전공) ,  최명률 (청주대학교 대학원 전자공학과 반도체전공) ,  박인철 (청주대학교 대학원 전자공학과 반도체전공) ,  김홍배 (청주대학교 전자·정보통신·반도체 공학부)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, we investigated dielectric properies for BST thin films that was deposited on MgO/Si substrates using RF magnetron sputtering. In here, MgO film was used to perform that a diffusion b arrier between the BST film and Si substrate and a buffer layer to assist the BST film growth. A d ...

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제안 방법

  • MgO 박막은 RF magnetron sputtering 법에 의해 증착되어 졌고, 증착시 작업 가스비(Ar:O2)를 90:10에서 60:40까지 변화시켜주었다. BST 박막 증착 후 A1을 사용하여 상 · 하부 전극을 증착하였고, 최종적으로 A1/BST/MgO/Si/Al 구조의 커패시터를 제작하였다.
  • , 증착 시간 1시간으로 설정하였고, 작업 가스비(Ar:O2)만 90:10 에서 60:40으로 변화시켜주었다. BST 박막의 증착도 RF magnetron sputtering 법으로 하였고, 증착 조건은 50W의 RF Power, 기판 온도 R.T., 증착 시간 2시간으로 하였고, 작업 가스인 아르곤과 산소는 80:20의 비로 설정하였다. 가스량 조절은 1차 가스 밸브를 75kgf/cm2으로 2차 가스 밸브를 1kgf/cm2으로해주고, 챔버에 유입되는 가스는 MFC(Mass Flow Controller)를 통과한 뒤 GFS(Gas Flow System)에 의해 최종 조절되어 유입되었다.
  • 다음으로 RF magnetron sputtering 법으로 MgO 박막을 증착하였다. MgO 박막 증착시 조건은 RF Power 50W, 기판 온도 R.T., 증착 시간 1시간으로 설정하였고, 작업 가스비(Ar:O2)만 90:10 에서 60:40으로 변화시켜주었다. BST 박막의 증착도 RF magnetron sputtering 법으로 하였고, 증착 조건은 50W의 RF Power, 기판 온도 R.
  • encor사의 Alpha-step도 사용하였다. 그리고 박막의 결정 성장을 조사하기 위해 Philips사의 Expert를 이용하여 XRD(X-ray diffraction) 측정을 하였다. C-V 측정은 HP4192A (Semiconductor impedance analyzer)를 I-V 측정에는 HP4145B(Semiconductor parameter analyzer)를 사용하였다.
  • 5TiO3(이하 BST) 박막을 증착하였다. 그리고 상 · 하부 전극으로 A1을 사용하여 커패시터를 제작하였다. 제작된 커패시터를 이용하여 I-V, C-V 그리고 P-E 측정을 통한 전기적 특성을 알아보았다.
  • 주었다. 그리고 증착된 MgO/Si 기판위에 RF magnetron sputtering 법으로 Ba0.5Sr0.5TiO3(이하 BST) 박막을 증착하였다. 그리고 상 · 하부 전극으로 A1을 사용하여 커패시터를 제작하였다.
  • 따라서 본 논문에서는 (100)Si 기판위에 RF mag netron sputtering 법을 이용해 MgO 박막을 증착하였고, 증착시 작업 가스비(Ar:O2)의 변화를 주었다. 그리고 증착된 MgO/Si 기판위에 RF magnetron sputtering 법으로 Ba0.
  • 세부적인 증착 조건은 MgO 박막 증착 조건과 함께 표 1에 나타내었다. 마지막으로 전기적 특성 측정을 위해 Thermal evaporation 법으로 상 · 하부 전극으로 A1 을 증착하여 커패시터를 제작하였다. 여기서 상부 전극 A1은 직경이 300um인 도트 마스크를 사용하였고, 하부 전극은 샘플 전면에 증착하였다.
  • 먼저 준비된 p-type (100) Si 기판을 유기세척과 RCA Cleaning을 통해 자연산화막과 각종 금속 물질을 제거하였다. 다음으로 RF magnetron sputtering 법으로 MgO 박막을 증착하였다.
  • 그리고 상 · 하부 전극으로 A1을 사용하여 커패시터를 제작하였다. 제작된 커패시터를 이용하여 I-V, C-V 그리고 P-E 측정을 통한 전기적 특성을 알아보았다.

대상 데이터

  • 그리고 박막의 결정 성장을 조사하기 위해 Philips사의 Expert를 이용하여 XRD(X-ray diffraction) 측정을 하였다. C-V 측정은 HP4192A (Semiconductor impedance analyzer)를 I-V 측정에는 HP4145B(Semiconductor parameter analyzer)를 사용하였다. 그리고 강유전체의 히스테리시스 특성 측정은 RT66A를 이용하였다.
  • 본 논문에서는 Si 기판상의 BST 박막의 증착을 위한 완충층으로써 MgO 박막을 사용하였다. MgO 박막은 RF magnetron sputtering 법에 의해 증착되어 졌고, 증착시 작업 가스비(Ar:O2)를 90:10에서 60:40까지 변화시켜주었다.
  • 여기서 상부 전극 A1은 직경이 300um인 도트 마스크를 사용하였고, 하부 전극은 샘플 전면에 증착하였다. 최종적인 샘플의 구조는 Al/BST/MgO/Si/Al의 구조였으며, 그림 1에 보여주었다.

이론/모형

  • MgO 박막과 BST 박막의 두께 측정에는 유전체 두께 측정에 사용되는 Rudolph Research사의 Auto Ellipsometer를 사용하였고, 단차 측정시 사용되는 Tencor사의 Alpha-step도 사용하였다. 그리고 박막의 결정 성장을 조사하기 위해 Philips사의 Expert를 이용하여 XRD(X-ray diffraction) 측정을 하였다.
  • C-V 측정은 HP4192A (Semiconductor impedance analyzer)를 I-V 측정에는 HP4145B(Semiconductor parameter analyzer)를 사용하였다. 그리고 강유전체의 히스테리시스 특성 측정은 RT66A를 이용하였다.
  • 제거하였다. 다음으로 RF magnetron sputtering 법으로 MgO 박막을 증착하였다. MgO 박막 증착시 조건은 RF Power 50W, 기판 온도 R.
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