KR100355802B1 - 강유전체캐패시터용피지티(pzt)박막및이의제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 강유전체 캐패시터용 피지티(PZT) 박막 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 상기 PZT 박막은 PZT 강유전체에 억셉터 원소와 도너 원소가 도핑된 것으로 이루어진 것으로, PZT 박막의 우수한 강유전체 특성을 유지한 채 이의 내구성을 향상시킬 수 있는 잇점이 있다. 한편, 본 발명의 강유전체 캐패시터용 PZT 박막의 제조방법은 PZT 강유전체에 억셉터 원소와 도너 원소를 동시에 도핑시키는 것으로 이루어진다.
Description
본 발명은 강유전체 캐패시터용 PZT(PbZr1-xTixO3) 박막 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 강유전체 캐패시터의 제작시 PZT 강유전체에 소량의 외래원소를 도핑시켜 막의 피로특성(fatigue property)을 향상시킬 수 있는 강유전체 캐패시터용 PZT 박막 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
강유전체 캐패시터의 강유전체 재료중 PZT는 분극(polarization)값이 대단히 크며 전기적 및 재료적 특성이 우수하다. 또한, 강유전체 목적에 이용되는 PZT는페르브스카이트(parovskite) 구조를 형성하고 있으며, Zr과 Ti의 조성비가 53:47 부근에서는 테트라고날(tetragonal) 구조와 롬보헤드랄(rhombohedral) 구조의 상전이(phase transition)가 존재한다. 즉, 바로 이러한 조성 부근에서 분극값이나 유전상수값이 최대가 되는 등 강유전체 재료로서 우수한 특성을 나타낸다.
그러나, PZT가 강유전체 재료로서 가지는 하나의 단점은 내구성(endurance property)이 우수하지 못하다는 것이다. 즉, 반복된 변환(switching)에 의하여 잔류분극(remanent polarization)이 줄어들며 이력곡선(hysteresis loop)의 형태가 변형되는 문제점이 있는데, 이러한 강유전체 분극특성이 저하되는 현상을 "피로"라고 한다.
강유전체 재료가 메모리 소자(memory device)로 이용되기 위해서는 1012싸이클 이상의 내구성이 요구된다. 일반적으로, 순수한 PZT의 경우에는 106사이클 이후부터 피로현상이 심하게 나타나며 109싸이클 이상에서는 강유전체 특성이 더이상 나타나지 않게 되거나 또는 재료 자체가 파손(breakdown)된다. 이에 따라 순수한 PZT의 내구성을 개선시키기 위하여 현재까지 여러가지 방법들이 시도되어 왔다.
먼저, 전극 물질을 기존의 Pt에서 금속 산화물중 전기 전도성이 비교적 우수한 물질로 대체하려는 시도가 있었다.
통상, 피로현상이 일어나는 원인으로는 산소 공핍(oxygen vacancy)의 계면축적을 들수 있다. 즉, 반복된 스위칭 싸이클에 의하여 PZT 박막에서 생성되는 산소 공핍은 점차로 전극과의 계면 부근에 축적되고 스위칭 싸이클이 계속됨에 따라 산소 공핍이 축적된 계면층은 점차 확대되어, 궁극적으로 전체 PZT 막이 전기적으로 파괴된다. 따라서, 금속 산화물중 전기 전도성이 비교적 우수한 물질을 전극물질로 사용하면 전극과의 계면 부근에 축적된 산소 공핍을 산화물 전극층이 수용할 수 있으므로 PZT 막의 내구성이 개선될 수 있을 것이라 추측된다. 그 일례로, RuO2를 전극물질로 사용하여 내구성 싸이클이 상당히 개선되었다는 보고가 있었다(D. P. Vijay, C. K. Kwok, W. Pan, I. K. Yoo and S. B. Desu, "Electrode Effects on Electrical Properties of Ferroelectric Thin Films", ISAF Proceedings 8th IEEE, 408(1992)).
그러나, 이러한 방법을 사용할 경우에는 PZT 강유전체 캐패시터의 누설전류가 오히려 증가되었으며 전극을 제조하는 방법이 용이하지 않아 재현성이 우수하지 못한 등의 문제점이 있었다.
그 외에도 PZT에 도너 도핑(donor doping)을 실시하여 PZT 박막내의 산소 공핍을 줄이므로써 내구성을 개선하고자 하는 시도가 있었는데, 예를들면 도너 원소인 La를 PZT에 도핑, 도너 원소인 Nd 및 Nb를 PZT에 도핑(S. B. Desu et al.)시킨 사례가 있었다.
그러나, PZT에 La를 도핑시킨 경우에는 La의 도핑량이 증가함에 따라 잔류 분극이 급격히 줄어들므로 강유전체 재료로서 적합하지 못하였으며, PZT에 Nd 및 Nb를 도핑시킨 경우 또한 그다지 성공적인 결과를 거두지 못하였다.
따라서, 본 발명의 목적은 전술한 문제점들을 해결할 뿐만 아니라 PZT의 피로현상을 현저히 개선시킬 수 있는 강유전체 캐패시터용 PZT 박막을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 저전압 변환공정이 가능하고 피로클로레상이 전혀 없는 순수한 페르브스카이트 상으로 구성된 강유전체 캐패시터용 PZT 박막을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 전술한 강유전체 캐패시터용 PZT 박막의 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 전술한 PZT 박막을 포함하는 메모리 소자용 강유전체 캐패시터를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 강유전체 캐패시터용 PZT 박막은 PZT 강유전체에 억셉터 원소와 도너 원소를 동시에 도핑시키는 것으로 이루어진다.
이하 본 발명의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.
페르브스카이트 구조를 나타내고 있는 PZT 단위셀(unit cell)에 있어서, Pb(+2)는 단위셀의 코너인 A 자리에 위치하며 O(-2)는 면심(face center)에 존재한다. 반면, Pb(+2)와 O(-2)에 비하여 크기가 작은 Ti(+4)와 Zr(+4)은 옥타헤드랄 자리이며 체심(body center)인 B 자리에 위치한다. 따라서, Ti(+4) 또는 Zr(+4)과 크기가 유사하고 원자가 (valence)가 다른 원소를 도핑하게 되면 PZT의 전기적, 구조적 특성에 영향을 줄 수 있다. 즉, PZT의 B 자리에 원자가가 +5인 도너를 도핑하게 되면 하기 식 (1)에 도시된 바와 같이 PZT 구조내의 산소 공핍이 감소하거나 또는Pb 공핍이 증가될 것이다.
여기서 D는 도너, Vo는 산소 공핍, VPb는 Pb 공핍, BTior Zr은 B 자리에 머무르는 Ti 또는 Zr, BD는 B 자리에 채워진 도너를 의미한다.
한편, Ti(+4) 또는 Zr(+4)과의 크기 유사성을 고려해 볼때, 대표적인 도너 원소로는 Nb(+5) 또는 Ta(+5)를 들 수 있지만, Nb(+5) 또는 Ta(+5)를 PZT에 도핑하여 강유전체 캐패시터를 제조한 후 내구성 특성을 측정한 결과 내구성 싸이클은 거의 개선되지 못하였다.
반면에, 원자가가 +3 또는 +2인 억셉터 원소를 도핑하면 하기 식(2)에 도시된 바와 같이 PZT 구조내에 산소 공핍이 증가하게나 또는 Pb 공핍이 감소할 수 있다.
여기서 A는 억셉터, Vo는 산소 공핍, VPb는 Pb 공핍, BTior Zr은 B 자리에머무르는 Ti 또는 Zr, BA는 B 자리에 채워진 억셉터를 의미한다.
Ti(+4) 또는 Zr(+4)과 이온 크기가 유사하며 d-오비탈이 비어 있는 억셉터 원소로는 Sc(+3), Zn(+2), Mg(+2) 등을 들 수 있는데, d-오비탈의 일부가 채워진 억셉터 원소, 예를들면 Fe, Cr, Ni 등을 사용하는 경우에는 유전상수가 작아지고 누설전류가 증가하는 문제점이 있다.
한편, 억셉터 원소인 Zn(+2), Mg(+2) 및 Sc(+3)를 각각 PZT에 도핑시킨 경우의 특성들을 살펴보면 다음과 같다.
Zn(+2)을 PZT에 도핑시킨 경우, 항전계(coercive field)의 값은 변하지 않으나 전류분극의 값이 작아지며, 피로특성중 내구성 싸이클은 약간 개선되지만 누설전류의 값이 급중하게 된다. 또한, Mg(+2)를 도핑시킨 경우에는 상기 Zn(+2)의 도핑시 나타났던 형상이 더욱 더 심화되며, 전류분극의 값은 현저히 줄어 들고 내구성 싸이클은 전혀 개선되지 않게 된다.
반면에, Sc(+3)를 PZT에 단독으로 도핑시킨 경우에는 항전계가 줄어 들어 스위칭이 매우 용이해지며, 잔류분극은 순수한 PZT와 거의 유사하다(제 4도 참조). 또한, Sc(+3)의 농도증가에 따라 잔류분극의 값은 줄어들기 시작하며 4몰% 이상 도핑시에는 그 값이 현저히 줄어든다. 피로특성의 경우, 내구성 싸이클은 현저히 개선되어 1011싸이클까지 피로현상이 나타나지 않는다.
한편, Sc(+3)의 단독 도핑에 의하여 항전계가 순수한 PZT에 비하여 줄어드는 현상은 Sc(+3)의 도입에 의하여 스위칭이 용이해지는 점에 기인한다. 즉, 페르브스카이트 구조에서 Sc 원소의 주입이 B 자리 원소의 이동을 손쉽게 하는 결과를 낳기 때문이라 추측된다.
전술한 바와 같이, Sc(+3)와 같은 억셉터 원소가 PZT에 도핑되면 PZT 박막내에 산소 공핍이 증가하거나 또는 Pb 공핍이 감소할 수 있다. 즉, 산소 공핍이 증가하면 누설전류가 증가하며 피로의 진행이 빨라질 수 있지만, Pb 공핍이 줄어들므로써 Pb 공핍에 의한 문제점들이 제거될 수 있다. 다시 말해서, Pb가 부족하였을때 가능한 피로클로레 상(pyrochlore phase)의 생성을 억제하고 순수한 페로브스카이트 상을 얻을 수 있으므로 이에 따라 내구성 싸이클이 개선될 수 있다. 그러나, Sc(+3)의 도핑량이 증가함에 따라 누설전류값이 서서히 증가하기 때문에 적정한 Sc(+3) 도핑량 선정이 필수적이다. 바람직한 Sc(+3) 도핑량은 PZT 강유전체에 대해 0.1~5몰% 정도이다. 그렇지만, Sc 도핑에 있어서 약간의 문제점은 도핑에 의하여 누설전류가 소량 증가하는데 있다. 이것의 이유는 억셉터 도핑에 의하여 PZT 층내에 산소공핍이 증가하기 때문이다.
전술한 Sc 원소의 도핑이 수반하는 누설전류 특성을 개선하는 방안으로는 억셉터 원소와 도너 원소의 도핑을 동시에 실시하는 것을 들 수 있다. 억셉터 원소와 도너 원소를 동시에 도핑하므로써, 전하 불균형(charge unbalance)에 의한 영향을 감소시키는 것이다. 이렇게 하므로써, PZT 박막의 피로특성 뿐만 아니라 누설전류 특성을 동시에 향상시킬 수 있다.
대표적인 도너 원소로는 Nb(+5), Ta(+5) 등을 들 수 있고, 억셉터 원소로는 Sc(+3), Mg(+2), Zn(+2) 등을 들수 있다. 즉, 이러한 원소들을 적정하게 조합하여PZT에 도핑하면 PZT의 구조개선의 효과를 얻을 수 있으며 도너와 억셉터간의 전하 불균형에 의한 공핍의 발생을 피할 수 있다. 예를들면, Nb(+5)와 Sc(+3), Nb(+5)와 Mg(+2), Nb(+5)와 Zn(+2), Ta(+5)와 Sc(+3), Ta(+5)와 Mg(+2), Ta(+5)와 Zn(+2) 등과 같이 도너와 억셉터를 PZT에 동시 도핑하여 전체적인 전하 균형을 조절할 수 있는 것이다. 특히 바람직한 PZT 조성은 Nb(+5)와 Sc(+3)가 동시 도핑된 PZT 조성, 및 Ta(+5)와 Sc(+3)가 동시 도핑된 PZT 조성이다.
이렇게 하여 제조된 도핑된 PZT 박막은 누설전류가 작으며 내구성이 우수하다. 피로특성의 측정 결과, 내구성 싸이클은 현저히 개선되어 1011싸이클까지 피로현상이 나타나지 않으며(제 3도 참조), 누설 전류의 값은 순수한 PZT와 비슷하다. 또한, 항전계가 작아 저전압 스위칭공정도 가능할 것이다. Sc를 단독 도핑한 것과 비교할때 내구성은 유사하나 누설 전류값은 현저히 작다. 한편, 도펀트의 양이 증가함에 따라 잔류분극의 값은 줄어들기 때문에 도너 원소와 억셉터 원소가 PZT 강유전체에 대해 총 0.1~8%몰%로 도핑된 PZT 조성이 바람직하다. 또한, 도너 원소와 억셉터 원소 각각의 도핑량은, Nb(+5)와 Sc(+3)의 경우 각각 0.1~4몰%, Nb(+5)와 Mg(+2)의 경우 각각 0.1~5몰%와 0.05~2.5몰%, Nb(+5)와 Zn(+2)의 경우 각각 0.1~5몰%와 0.05~2.5몰%, Ta(+5)와 Sc(+3)의 경우 각각 0.1~4몰%, Ta(+5)와 Mg(+2)의 경우 각각 0.1~5몰%와 0.05~2.5몰%, Ta(+5), 와 Zn(+2)의 경우 각각 0.1~5몰%와 0.05~2.5몰%가 도핑된 PZT 조성이 특히 우수하다.
한편, 본 발명에 따라 도핑된 PZT 박막을 제조하고 특성평가를 위한 강유전체 캐패시터의 제조공정을 하기 실시예에 상술하였다.
이하 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 좀 더 상세히 설명하지만, 이것이 본 발명의 범주를 한정하는 것은 아니다.
실시예 1. PSNZT(Sc 1몰% 및 Nb 1몰% 도핑된 PZT) 박막을 이용한 강유전체 캐패시터의 제조 및 전기적 특성
먼저 Pt 전극이 증착될 기판을 다음과 같이 준비하였다.
SiO2가 300nm 두께로 증착된 Si 웨이퍼를 기판으로 이용하였다. Pt 하부 전극층과 SiO2층간의 우수한 접착을 위하여 Ti를 약 20nm 가량 증착하였으며, 이후 DC 마그네트론 스퍼터링법에 의하여 Pt를 약 250nm가량 증착하여 하부 전극을 제작하였다.
한편, 첨부된 도면 제 1도는 졸-겔 용액법을 이용한 순수한 PZT 또는 도핑된 PZT의 제조 공정도이고, 제 2도는 PZT 도핑용 도펀트 용액의 제조 공정도이다. 즉, Sc 1몰% 및 Nb 1몰% 도핑된 PZT 박막은 제 1도 및 제 2도의 졸-겔(sol-gel) 용액공정을 이용하여 제조하였으며, 졸-겔 전구용액도 또한 제 1도 및 제 2도에 도시된 방법으로 제조하였는데, 이를 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저 4.70g의 Zr(n-OPr)4에 2.672g의 Ti(i-OPr)4를 첨가하고 여기에 아세트산 5ml를 첨가하여 초음파 세척기(ultrasonic bath)에서 혼합하였다. 그 다음, 다시 5ml의 n-프로판올을 첨가하고 동일한 세척기에서 혼합하였다. 이때 Zr:Ti는 53:47이며 Pb는 10% excess이다. 또한, 상기 Zr(n-OPr)4과 Ti(i-OPr)4에서 "Pr"은프로필(Propyl)을 의미한다. 한편, Zr(n-ORr)4와 Ti(i-OPr)4의 양은 도펀트가 도입될때 화학양론적으로 조절된다.
3g의 Sc(OAC)3· H2O에 25ml의 2,4-펜탄디온(pentanedione)을 첨가하여 95℃에서 반응시킨 다음 2시간동안 리플럭스(reflux)시켜 제조한 Sc(OEt)3-x(AcAc)x원액(stock solution)을 제조하였다. 또한, 5g의 Nb(OEt)5에 15ml의 2,4-펜탄디온을 첨가하고 80℃에서 반응시킨 다음 30분간 리플럭스하여 제조한 Nb(OEt)5-x(AcAc)x원액을 제조하였다. 상기 Sc(OEt)3-x(AcAc)x원액과 Nb(OEt)5-x(AcAc)x원액을 PZT 도핑용액으로 첨가하였다. 이때 상기 "Et"는 에틸(ethyl)을 의미하며 "AcAc"는 2,4-펜탄디온을 의미한다. 여기에 다시 8.345g의 Pb(OAc)3· 3H2O를 첨가하여 95℃에서 용해시킨 다음 5ml의 아세트산과 5ml의 n-프로판올을 첨가하여 초음파 세척기에서 혼합하였다.
그 다음, 다시 5ml의 아세트산을 첨가하고 용액의 총 부피가 50ml가 되도록 n-프로판올을 첨가한 다음 초음파 세척기에서 혼합하여 Sc가 2몰% 도핑된 PZT 전구용액을 제조하였다.
이렇게 준비한 PZT 전구용액을 기제조된 하부 전극상에 스핀코터(spin coater)를 이용하여 증착하였다. 이때 스핀코터의 1분간 회전수(rpm)를 2000으로 하였으며 스핀 시간을 40초로 하였다. 이후 150℃에서 10분동안 베이킹하였고 스핀 코팅 싸이클을 반복하였으며, 산소 분위기하의 650℃에서 30분간 어닐링하였다. 이러한 공정을 거쳐 제조된 박막의 두께는 200nm이며 XRD(X-Ray Diffraction) 분석결과 순수한 페르브스카이트 구조가 얻어졌음을 알 수 있었다.
한편, 전술한 공정을 거쳐 제조한 도핑된 PZT 박막의 전기적 특성을 측정하기 위하여 다음과 같이 상부전극을 제조하였다.
직경이 75㎛인 새도우 마스크(shadow mask)를 이용하여 DC 마그네트론 스퍼터링법에 의하여 Pt를 150nm 두께로 증착하여 상부전극을 제작하였다. 이때 하부의 PZT 박막과 접촉하고 있는 새도우 마스크의 틈새 사이로 오염(amearing)되는 Pt를 제고하기 위하여 이온 밀링법을 이용하여 전체적으로 10nm정도 에칭하였다. 이후 이온 밀링법에 의해 유발될지도 모르는 이온 데미지를 회복하기 위하여 550℃에서 20분간 산소 분위기하에서 어닐링하였다. 이렇게 하여 제작한 상부전극의 크기는 광 마이크로스코피(Optical Microscopy)를 이용하여 측정한 결과 4.5×10-5cm2로 나타났다. 한편, 이력곡선, 내구성 및 누설전류의 측정은 각각 레이디언트 테크날리지(Radiant Technologies Inc.) 사의 Standard RT66A 및 RT6000HVS와 휴렛 팩커트(Hewlett Packard)사의 HP8116A Pulse Generator를 이용하여 수행하였다.
실시예 2. PSZT(Sc 2몰% 도핑된 PZT) 박막을 이용한 강유전체 캐패시터의 제조 및 전기적 특성
본 실시에에서는 상기 실시예 1과는 달리 Sc(OEt)3-x(AcAc)x원액만을 PZT 도핑용액으로 사용하여 PZT 전구용액을 제조하였다는 점을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 공정을 거쳐 강유전체 캐패시터를 제작하였으며, 상기 실시예 1에서와동일한 측정기기를 사용하여 이력곡선, 내구성 및 누설전류를 측정하였다.
비교예 1. 순수한 PZT 박막을 이용한 강유전체 캐피시터의 제조 및 전기적 특성
본 비교예는 본 발명과의 비교를 위하여 도입한 것으로, 상기 실시예 1 및 2와는 달리 PZT 도핑용액을 전혀 사용하지 않고 0.4M PZT 전구 용액을 제조하였다는 점을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 공정을 거쳐 강유전체 캐패시터를 제작하였으며, 상기 실시예 1에서와 동일한 측정기기를 사용하여 이력곡선, 내구성 및 누설전류를 측정하였다.
비교예 2. PNZT(Nb 4몰% 도핑된 PZT) 박막을 이용한 강유전체 캐패시터의 제조 및 전기적 특성
본 비교예도 또한 상기 비교예 1과 마찬가지로 본 발명과의 비교를 위하여 도입한 것으로, 상기 실시예 1 및 2와는 달리 상기 실시예 1에 기재된 Nb(OEt)5-x(AcAc)x원액만을 PZT 도핑용액으로 사용하여 PZT 전구용액을 제조하였다는 점을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 공정을 거쳐 강유전체 캐패시터를 제작하였으며, 상기 실시예 1에서와 동일한 측정기기를 사용하여 이력곡선, 내구성 및 누설전류를 측정하였다.
내구성 측정을 위하여 진폭이 ±5V이며 진동수가 1MHz인 정상파(square pulse)를 스위칭 소스(switching source)로 사용하였다. 일정 피로 싸이클마다 잔류 분극값을 측정하였으며, 피로 테스트 이전의 잔류 분극값과의 비율을 상대분극으로 정의하였다.
제 3도는 순수한 PZT 박막과 도핑된 PZT 박막의 내구성을 나타낸것으로, 피로 싸이클에 따른 상대분극 변화를 나타낸 그래프이다.
제 3도에 따르면, 순수한 PZT의 경우 106싸이클로부터 급격한 피로현상을 나타낸다. Nb 4몰% 도핑된 PZT 시료의 경우, 내구성이 약간 향상되었으나 여전히 피로현상이 심하다. Sc 2몰% 도핑된 PZT 시료의 경우, 1011싸이클까지 피로현상이 나타나지 않는 등 우수한 내구성을 나타낸다. 그러나, 피로 싸이클에 따라 잔류 분극값이 약간 증가하였는데, 이는 피로 테스트중 누설전류가 증가되기 때문에 생각된다. 한편, Sc 1몰%, Nb 1몰% 도핑된 PZT의 경우, 마찬가지로 1011싸이클까지 피로현상이 없었으며 잔류 분극값이 일정한 매우 우수한 특성을 나타낸다.
한편, 이력곡선을 얻기 위하여 전압을 -5V에서 +5V까지 변화시켰다. 전압이 "0" 일때 갖는 분극값을 잔류분극이라고 하며, 스위칭 현상이 일어나기 시작하는 전압, 즉 이력곡선이 x축과 만나는 점의 전압을 항전계라 한다.
제 4(가)~(라)도는 각각 순수한 PZT, Nb 4몰% 도핑된 PZT, Sc 2몰% 도핑된 PZT, 및 Sc 1몰% 및 Nb 1몰% 도핑된 PZT의 이력곡선을 나타낸 도면이다.
제 4(가)~(라)도에 따르면, 4가지 PZT 캐패시터는 모두 유사한 잔류 분극값을 나타내며, Sc 2몰% 도핑된 PZT 시료와 Sc 1몰% 및 Nb 1몰% 도핑된 PZT 시료가 줄어든 항전계값을 나타낸다. 따라서, Sc 2몰% 도핑된 PZT와 Sc 1몰% 및 Nb 1몰% 도핑된 PZT는 저전압에서 스위칭이 가능할 것으로 판단된다.
그러므로, 억셉터 원소와 도너 원소의 동시 도핑에 의하여 PZT 박막의 특성은 다음과 같이 계선되었다.
첫째, 도핑에 의하여 PZT 박막의 내구성 싸이클이 106싸이클에서 1011싸이클로 향상되었다.
둘째, 항전계가 작아지므로 저전압에서 스위칭이 가능하다.
세째, 피로클로레 상이 전혀 없는 순수한 페르브스카이트 상의 박막을 제조할 수 있다.
넷째, 순수한 PZT 박막을 제조할 때와 동일한 공정으로 제조하며, 공정이 확립되어 있는 Pt를 전극물질로 이용한다.
마지막으로, 누설전류값이 순수한 PZT와 유사하다.
제 1도는 졸-겔 용액공정을 이용한 순수한 PZT 또는 도핑된 PZT의 제조 공정도,
제 2도는 PZT 도핑용 도펀트 용액의 제조 공정도,
제 3도는 순수한 PZT 박막과 도핑된 PZT 박막의 내구성을 나타낸 그래프,
제 4(가)~(라)도는 각각 순수한 PZT, Nb 4몰% 도핑된 PZT, Sc 2몰% 도핑된 PZT, 및 Sc 1몰% 및 Nb 1몰% 도핑된 PZT의 이력곡선을 나타낸 도면.
Claims (17)
- PZT 강유전체에 Nb 및 Ta로 구성된 군으로부터 선택되는 도너 원소 및 Sc, Mg 및 Zn으로 구성된 군으로부터 선택되는 억셉터 원소가 도핑된 것을 특징으로 하는 강유전체 캐패시터용 PZT 박막.
- 제1항에 있어서, 상기 도너 원소와 억셉터 원소의 도핑총량은 PZT 강유전체에 대해 0.1 내지 8몰%인 것을 특징으로 하는 강유전체 캐패시터용 PZT 박막.
- 제1항에 있어서, 상기 도너 원소와 억셉터 원소는 각각 약 0.1 내지 약 4몰%의 Nb와 0.1 내지 약 4몰%의 Sc로 이루어진 것을 특징으로 하는 강유전체 캐패시터용 PZT 박막.
- 제1항에 있어서, 상기 도너 원소와 억셉터 원소는 각각 0.1 내지 약 4몰%의 Ta와 0.1 내지 약 4몰%의 Sc로 이루어진 것을 특징으로 하는 강유전체 캐패시터용 PZT 박막.
- 제1항에 있어서, 상기 도너 원소와 억셉터 원소는 각각 0.1 내지 약 5몰%의 Nb와 0.05 내지 약 2.5몰%의 Mg로 이루어진 것을 특징으로 하는 강유전체 캐패시터용 PZT 박막.
- 제1항에 있어서, 상기 도너 원소와 억셉터 원소는 각각 0.1 내지 5몰%의 Ta와 0.05 내지 2.5몰%의 Mg로 이루어진 것을 특징으로 하는 강유전체 캐패시터용 PZT 박막.
- 제1항에 있어서, 상기 도너 원소와 억셉터 원소는 각각 0.1 내지 5 몰%의 Nb와 0.05 내지 2.5몰%의 Zn으로 이루어진 것을 특징으로 하는 강유전체 캐패시터용 PZT 박막.
- 제1항에 있어서, 상기 도너 원소와 억셉터 원소는 각각 0.1 내지 5몰%의 Ta와 0.05 내지 2.5몰%의 Zn으로 이루어진 것을 특징으로 하는 강유전체 캐패시터용 PZT 박막.
- PZT 강유전체에 Nb 및 Ta로 구성된 군으로부터 선택되는 도너 원소와 Sc, Mg 및 Zn으로 구성된 군으로부터 선택되는 억셉터 원소를 동시에 도핑시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 강유전체 캐패시터용 PZT 박막의 제조방법.
- 제9항에 있어서, 상기 도너 원소와 억셉터 원소의 도핑총량은 PZT 강유전체에 대해 0.1 내지 8몰%인 것을 특징으로 하는 강유전체 캐패시터용 PZT 박막의 제조방법.
- 제9항에 있어서, 상기 도너 원소와 억셉터 원소는 각각 0.1 내지 4몰%의 Nb와 0.1 내지 4몰%의 Sc로 이루어진 것을 특징으로 하는 강유전체 캐패시터용 PZT 박막의 제조방법.
- 제9항에 있어서, 상기 도너 원소와 억셉터 원소는 각각 0.1 내지 4몰%의 Ta와 0.1 내지 4몰%의 Sc로 이루어진 것을 특징으로 하는 강유전체 캐패시터용 PZT 박막의 제조방법.
- 제9항에 있어서, 상기 도너 원소와 억셉터 원소는 각각 0.1 내지 5몰%의 Nb와 0.05 내지 2.5몰%의 Mg로 이루어진 것을 특징으로 하는 강유전체 캐패시터용 PZT 박막의 제조방법.
- 제9항에 있어서, 상기 도너 원소와 억셉터 원소는 각각 0.1 내지 5몰%의 Ta와 0.05 내지 2.5몰%의 Mg로 이루어진 것을 특징으로 하는 강유전체 캐패시터용 PZT 박막의 제조방법.
- 제9항에 있어서, 상기 도너 원소와 억셉터 원소는 각각 0.1 내지 5몰%의 Nb와 0.05 내지 2.5몰%의 Zn으로 이루어진 것을 특징으로 하는 강유전체 캐패시터용 PZT 박막의 제조방법.
- 제9항에 있어서, 상기 도너 원소와 억셉터 원소는 각각 0.1 내지 5몰%의 Ta와 0.05 내지 2.5몰%의 Zn으로 이루어진 것을 특징으로 하는 강유전체 캐패시터용 PZT 박막의 제조방법.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 PZT 박막을 포함하는 것을 특징으로 하는 메모리 소자용 강유전체 캐패시터.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019950006251A KR100355802B1 (ko) | 1995-03-23 | 1995-03-23 | 강유전체캐패시터용피지티(pzt)박막및이의제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019950006251A KR100355802B1 (ko) | 1995-03-23 | 1995-03-23 | 강유전체캐패시터용피지티(pzt)박막및이의제조방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR960036153A KR960036153A (ko) | 1996-10-28 |
| KR100355802B1 true KR100355802B1 (ko) | 2003-04-07 |
Family
ID=37489476
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1019950006251A KR100355802B1 (ko) | 1995-03-23 | 1995-03-23 | 강유전체캐패시터용피지티(pzt)박막및이의제조방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100355802B1 (ko) |
-
1995
- 1995-03-23 KR KR1019950006251A patent/KR100355802B1/ko not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR960036153A (ko) | 1996-10-28 |
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