KR100682934B1 - 강유전층을 이용한 정보 저장 매체 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

강유전층을 이용한 정보 저장 매체 및 그 제조 방법이 개시되어 있다. 여기서 본 발명은 기판 상에 순차적으로 적층된 장벽층, 전도층 및 씨드층과, 상기 씨드층 상에 형성되어 있고 수직 잔류 분극을 갖는 데이터 기록층을 포함하는 것을 특징으로 하는 정보 저장 매체 및 그 제조 방법을 제공한다.

Description

강유전층을 이용한 정보 저장 매체 및 그 제조 방법{Information recording media using ferroelectric layer and method of manufacturing the same}
도 1은 강유전층을 데이터 기록층으로 사용하는 종래 기술에 의한 정보 저장 매체에서 비트 데이터 1이 기록된 영역을 나타낸 이미지 사진이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 정보 저장 매체의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 정보 저장 매체에서 강유전층이 PZT층일 때, 강유전층 내 지르코늄(Zr)과 티타늄(Ti)의 조성비(Zr/Ti)에 따른 표면 포텐셜 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
도 4는 도 2의 정보 저장 매체에서 강유전층에 기록된 단위 비트 데이터의 사이즈와 강유전층의 그레인 사이즈의 비(ratio)에 따른 강유전층에 기록되는 비트 데이터의 사이즈 편차를 나타낸 그래프이다.
도 5 내지 도 7은 도 2에 도시한 본 발명의 기록 매체의 제조 방법을 단계별로 나타낸 순서도이다.
도 8은 강유전층을 씨드층없이 전도층 상에 직접 형성하였을 때, 강유전층의 그레인 사이즈를 보여주는 이미지 사진이다.
도 9는 도 8의 PZT층 일부를 확대한 이미지 사진이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 의한 제조 방법에 따라 전도층 상에 씨드층을 형성한 후, 씨드층 상에 형성된 강유전층의 그레인 사이즈를 보여주는 이미지 사진이다.
도 11은 도 10의 PZT층 일부를 확대한 이미지 사진이다.
도 12는 본 발명의 제조 방법에 따라 형성한 정보 저장 매체의 강유전층에 대한 엑스선 회절 분석 결과를 나타낸 그래프이다.
도 13은 본 발명의 기록 매체에 비트 데이터 1이 기록된 경우를 나타낸 이미지 사진이다.
도 14는 도 13의 기록 매체를 읽은 때 발생되는 신호 특성을 나타낸 그래프이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
40: 정보 저장 매체 42:기판
44:장벽층 46:전도층
48:씨드층 50:강유전층(데이터 기록층)
B1, Bo:제1 및 제2 영역 OS1, OS2:제1 및 제2 출력신호
1. 발명의 분야
본 발명은 기록 매체 및 그 제조 방법에 관한 것으로써, 보다 자세하게는 강유전층을 이용한 정보 저장 매체 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
2. 관련 기술의 설명
인터넷 관련 기술의 발전에 따라 동영상을 포함한 대용량의 정보를 기록할 수 있는 기록매체와 이러한 기록매체에 저장된 정보를 이동 중에도 자유롭게 사용하려는 수요의 증가는 차세대 정보 기록매체 시장을 이끄는 중요한 요인의 하나가 된다.
대용량의 정보를 기록할 수 있는 기록매체와 이러한 기록매체에 정보를 기록하고, 기록된 정보를 읽을 수 있는 수단은 정보 기록매체시장의 핵심이 된다.
현재, 휴대용 비휘발성 데이터 기록소자는 크게 플래쉬 메모리와 같은 고체 상태(solid-state) 메모리 소자와 하드디스크(hard disk)와 같은 디스크 타입(disk type) 메모리 소자로 나눌 수 있다.
그런데, 고체 상태 메모리 소자의 경우, 수년내에 그 용량이 수 기가바이트(GB)정도로 예상되기 때문에, 거대 규모의 데이터 기록장치로 사용하기는 어렵다. 따라서, 고체 상태의 메모리 소자는 현재의 개인용 컴퓨터(PC)의 경우처럼 고속 동작이 요구되는 경우에 사용될 것으로 예상되며, 주 저장장치는 여전히 하드디스크타입의 메모리 소자가 될 것으로 예상된다.
휴대용 기기에 장착되는 일반적인 자기기록 방식의 하드디스크의 경우, 가까운 장래에 그 용량이 10기가바이트(GB)정도가 될 것으로 예상된다. 하지만, 그 이상의 자기기록 밀도는 초상자성(superparamagnetic) 효과에 의해 달성하기 어려울 것으로 예상되고 있다.
이러한 이유들로 인해, 최근 기록 및 재생수단으로써 주사탐침(scanning probe)이 사용되고, 기록매체로써 강유전막이 사용되는 메모리 소자가 소개되고 있다.
이와 같이 주사 탐침이 사용된 기술, 곧 SPM(Scanning Probe Microscope)기술을 이용할 경우, 탐침을 이용하여 수nm∼수십nm의 영역을 프로빙(probing)할 수 있고, 또한 강유전막이 기록매체로 사용되기 때문에, 자기 기록매체와 달리 초상자성 효과에 의한 영향을 받지 않는다. 따라서 자기 기록매체에 비하여 기록밀도가 높일 수 있다.
그러나 현재까지 소개된 정보 저장 매체, 특히 데이터 기록 물질층으로 강유전층을 사용하는 매체는 비트 사이즈의 편차가 크다. 이러한 사실은 도 1에서 확인할 수 있다. 비트 사이즈 편차가 크면, 비트 사이즈가 균일하지 않기 때문에, 기록 밀도를 높이기 어렵다.
도 1은 데이터 저장 물질층으로써 강유전층으로 사용하는 종래 기술에 의한 정보 저장 매체(8)의 이미지 사진을 보여준다. 도 1에서 참조번호 10은 비트 데이터 1이 기록된 영역(검은 부분들)을 나타내고, 20은 비트 데이터 0이 기록된 영역을 나타낸다.
도 1에서 비트 데이터 1이 기록된 영역(10)의 사이즈를 비교하면, 영역(10)의 사이즈 편차가 크다는 것을 육안으로도 쉽게 알 수 있다. 도 1에서 영역(10)의 평균이 33nm에 편차는 14nm 정도이다.
본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 상술한 종래 기술의 문제점을 개선하기 위한 것으로서, 비트 사이즈의 편차를 줄여 데이터 기록 밀도를 높일 수 있는 정보 저장 매체를 제공함에 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 이러한 정보 저장 매체의 제조 방법을 제공함에 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 기판 상에 순차적으로 적층된 장벽층, 전도층 및 씨드층과, 상기 씨드층 상에 형성되어 있고 수직 잔류 분극을 갖는 데이터 기록층을 포함하는 것을 특징으로 하는 정보 저장 매체를 제공한다.
상기 씨드층의 두께는 5nm 이하일 수 있고, TiO2층일 수 있다.
상기 데이터 기록층의 두께는 50nm 이하일 수 있다.
상기 데이터 기록층은 PZT층, BST층, SBT층 및 BLT층 중 어느 하나일 수 있 다.
상기 데이터 기록층의 그레인 사이즈는 10nm 이하일 수 있다.
상기 데이터 기록층이 PZT층일 때, 지르코늄(Zr)과 티타늄(Ti)의 조성비(Zr/Ti)는 25/75 또는 40/60인 것이 바람직하다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 기판 상에 장벽층, 전도층을 순차적으로 적층하는 제1 단계, 상기 전도층 상에 씨드층을 형성하는 제2 단계 및 상기 씨드층 상에 강유전층을 형성하는 제3 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 정보 저장 매체의 제조 방법을 제공한다.
상기 제2 단계는 상기 전도층 상에 상기 씨드층이 될 물질막을 스핀 코팅하는 단계, 상기 스핀 코팅된 물질막을 건조하는 단계, 상기 건조된 물질막을 어닐링하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 씨드층은 5nm이하의 두께로 형성할 수 있고, TiO2막으로 형성할 수 있다.
상기 제3 단계는 상기 씨드층 상에 강유전층이 될 물질막을 스핀 코팅하는 단계, 상기 스핀 코팅된 물질막을 건조하는 단계, 상기 스핀 코팅 단계와 건조 단계를 주어진 횟수만큼 반복하는 단계 및 상기 건조된 물질막을 어닐링하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기에서 어닐링은 RTA를 이용하여 550℃∼650℃에서 110초 동안 실시할 수 있다.
상기 강유전층은 50nm 이하의 두께로 형성할 수 있고, PZT층, BST층, SBT층 및 BLT층 중 어느 하나로 형성할 수 있다.
이러한 본 발명의 기록 매체를 이용하면, 비트 데이터를 균일하게 기록할 수 있고, 기록 밀도도 높일 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 의한 강유전층을 이용한 정보 저장 매체 및 그 제조 방법을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 층이나 영역들의 두께는 명세서의 명확성을 위해 과장되게 도시된 것이다.
먼저, 본 발명의 실시예에 의한 정보 저장 매체(이하, 본 발명의 기록 매체)를 설명한다.
도 2는 본 발명의 기록 매체(40)의 구성을 보여준다. 도 2를 참조하면, 기판(42) 상에 장벽층(44) 및 전도층(46)이 순차적으로 존재한다. 전도층(46) 상에 씨드층(48)이 존재하고, 씨드층(48) 상에는 비트 데이터가 기록되는 강유전층(50)이 존재한다. 기판(42)은 산화된 실리콘 기판일 수 있다. 장벽층(44)은 전도층(46)과 기판(42)사이에 캐리어 이동을 방지하는 수단으로써, 예를 들면 티타늄 산화막(TIO2)일 수 있다. 전도층(46)은 백금층과 티타늄층이 순차적으로 적층된 물질층(Pt/Ti)일 수 있다. 전도층(46)은 단층일 수도 있다. 씨드층(48)은 핵 형성 사이트(nucleation site)를 증가시키는 역할을 한다. 이러한 씨드층(48)으로 인해 강유전층(50)의 그레인 사이즈는 작아진다. 강유전층(50)이, 예를 들어 PZT층인 경우, 씨드층(48)은 티타늄 산화막(TiO2)일 수 있다. 강유전층(50)은 데이터 기록층으로 사용된다. 강유전층(50)으로 사용되는 물질에 따라 씨드층(48)으로 사용되는 물질 또한 달라질 수 있다. 예를 들면, 강유전층(50)이 SBT층인 경우, 씨드층(48)은 비스 무트 산화막(Bi2O3)일 수 있다. 이외에 씨드층(48)으로는 PbTiO3층을 사용할 수도 있다. 씨드층(48)은 핵 형성 사이트를 증가시키는데 최적인 소정의 두께를 갖는다. 예를 들어, 씨드층(48)이 상기한 티타늄 산화막일 때, 씨드층(48)의 두께는 5nm이하일 수 있다. 강유전층(50)은 상기한 바와 같이 PZT층인 것이 바람직하나, 다른 강유전층, 예를 들면 BST층, SBT층 또는 BLT층일 수 있다.
강유전층(50)의 그레인 사이즈는 강유전층(50)에 기록되는 비트 데이터의 사이즈보다 작은 것이 가장 바람직하나, 상기 비트 데이트의 사이즈보다 크더라도 무방하다. 강유전층(50)이 PZT층인 경우, 강유전층(50)의 그레인 사이즈는 10nm 이하일 수 있다. 강유전층(50)이 PZT층인 경우, 강유전층(50)의 두께는, 예를 들면 50nm이하일 수 있다. 강유전층(50)의 두께는 사용되는 강유전 물질에 따라 다를 수 있다.
한편, 본 발명자는 강유전층(50)의 조성과 표면 포텐셜(surface potential)사이의 상관관계를 알아보기 위해 강유전층(50)의 조성을 변화시키면서 강유전층(50)의 표면 포텐셜을 측정하였다. 도 3는 강유전층(50)이 PZT층일 때, 강유전층(50) 내 지르코늄(Zr)과 티타늄(Ti)의 조성비(Zr/Ti)에 따른 표면 포텐셜 측정 결과를 보여준다. 표면 포텐셜은 KFM(Kelvin Force Microscope)을 사용하여 측정하였다.
도 3을 참조하면, 지르코늄과 티타늄의 조성비가 25/75일 때(이하, 제1 경우), 강유전층(50)의 표면 포텐셜이 가장 크고, 지르코늄과 티타늄의 조성비가 52/48일 때(이하, 제2 경우), 강유전층(50)의 표면 포텐셜이 두번째로 크며, 지르 코늄과 티타늄의 조성비가 40/60일 때(이하, 제3 경우), 강유전층(50)의 표면 포텐셜이 세번째로 큰 것을 알 수 있다. 상기 제2 경우, 표면 포텐셜이 상기 제3 경우보다 크기는 하나, 표면 포텐셜을 제외한 다른 구조적 특성, 예를 들면 우선 방향성이 떨어지며, 강유전성을 나타내지 않는 pyrochlore phase가 나타나므로, 상기 제3 경우보다 좋지 않다. 따라서 상기 세 경우 중, 한 경우를 선택한 다면, 상기 제1 경우를 선택하는 것이 바람직하고, 두 경우를 선택한 다면, 상기 제1 및 제3 경우를 선택하는 것이 바람직하다.
도 3의 결과로부터, 도 2의 강유전층(50)이 PZT층일 때, 강유전층(50)은 지르코늄과 티타늄의 조성비(Zr/Ti)가 25/75인 PZT층(Pb(Zr0.25Ti0.75)O3 ) 또는 상기 조성비가 40/60인 PZT층(Pb(Zr0.40Ti0.60)O3 )인 것이 바람직함을 알 수 있다.
도 4는 소정의 강유전층에 기록된 단위 비트 데이터의 사이즈와 상기 소정의 강유전층의 그레인 사이즈의 비(ratio)(이하, 비트 사이즈/그레인 사이즈)에 따른 상기 강유전층에 기록되는 비트 데이터의 사이즈 편차를 보여준다.
도 4를 참조하면, 비트 사이즈/그레인 사이즈가 1 보다 크거나 1보다 작을 때의 비트 데이터 사이즈 편차는 비트 사이즈/그레인 사이즈의 비가 1일 때의 비트 데이터 사이즈 편차보다 작다는 것을 알 수 있다. 이러한 결과는 상기 강유전층의 도메인과 그레인 상호 작용에 기인한다. 도 3의 결과로부터 도 2에 도시한 본 발명의 기록 매체(40)의 강유전층(50)에 기록된 비트 데이터의 사이즈 편차는 매우 작음을 알 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 기록 매체(40)에서 강유전층(50)의 그레인 사이즈는 10nm 정도이므로, 강유전층(50)에 기록되는 비트 데이터의 사이즈가 30nm 정도라고 한다면, 본 발명의 강유전층(50)의 비트 사이즈/그레인 사이즈는 3정도가 된다. 그러므로 도 4의 결과로부터 본 발명의 기록 매체(40)에서 강유전층(50)에 기록된 비트 데이터의 사이즈 편차는 1%에 근접하게 된다. 이를 비트 데이터의 사이즈로 환산하면, 비트 데이터 사이즈는 30nm 정도이므로 비트 데이터의 사이즈 편차는 0.3nm 정도가 된다. 이러한 결과는 종래의 비트 데이터의 사이즈 편차 14nm에 비해 훨씬 작다. 따라서 본 발명의 기록매체(40)에서 강유전층(50)에 기록되는 비트 데이터의 사이즈는 종래와 비교할 수 없을 정도로 균일하게 된다.
다음에는 도 2와 도 5 내지 도 7을 참조하여 도 2에 도시한 본 발명의 기록 매체에 대한 제조 방법(이하, 본 발명의 제조 방법)을 설명한다.
도 2와 도 5를 함께 참조하면, 기판(40) 상에 장벽층(44)을 적층한다(S1). 기판(40)은 표면을 산화시킨 실리콘 기판을 사용할 수 있다. 장벽층(44)은, 예를 들면 티타늄 산화막(TiO2)으로 형성할 수 있다. 장벽층(44) 상에 전도층(46)을 형성한다(S2). 전도층(46)은 단층 또는 복층으로 형성할 수 있다. 후자의 경우, 전도층(46)은 백금층과 티타늄층을 순차적으로 적층하여 형성할 수 있다(Pt층/Ti층). 장벽층(44)과 전도층(46)은 각자의 역할을 충분히 수행할 수 있을 정도의 두께로 형성한다. 계속해서, 전도층(46) 상에 씨드층(48)을 형성한다(S3). 이어서 씨드층(48) 상에 강유전층(50)을 형성한다(S4). 씨드층(48)으로 사용되는 물질층 및 두께는 강유전층(50)에 따라 달라질 수 있다. 예를 들면, 강유전층(50)이 PZT층으로 형성되는 경우, 씨드층(48)은 티타늄 산화막으로 형성할 수 있다. 이때, 씨드층(48) 은 5nm이하로 형성할 수 있다. 강유전층(50)이 PZT층외의 다른 강유전층, 예를 들면 BST층, SBT층 또는 BLT층으로 형성되는 경우, 씨드층(48)은 티타늄 산화막외의 다른 물질층, 예를 들면 비스무트 산화막(Bi2O3)으로 형성할 수 있다. 씨드층(48)은 이외에 PbTiO3층으로 형성할 수도 있다. 이와 같은 경우, 씨드층(48)은 5nm와 다른 두께로 형성할 수 있다. 강유전층(50)을 PZT층으로 형성하는 경우, 강유전층(50)은 50nm이하의 두께로 형성하는 것이 바람직하다. 강유전층(50)이 PZT층외의 다른 유전층일 때, 강유전층(50)의 두께는 50nm와 다를 수 있다. 강유전층(50)을 형성하는 단계(S4)에서 강유전층(50)의 그레인 사이즈는 10nm 정도 혹은 그 이하로 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 강유전층(50)은 표면 포텐셜이 큰 조성비로 형성하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 강유전층(50)이 PZT층인 경우, 강유전층(50)은 지르코늄과 티타늄의 조성비(Zr/Ti)가 25/75 또는 40/60이 되도록 형성할 수 있다.
강유전층(50)을 PZT층으로 형성하는 경우, 씨드층(48) 및 강유전층(50)을 각각 도 6 및 도 7에 도시한 순서를 따라 형성함으로써 강유전층(50)의 그레인 사이즈를 상기한 바와 같이 줄일 수 있다.
구체적으로, 도 6을 참조하면, 씨드층(48)은 제1 내지 제3 단계(S31, S32, S33)를 거쳐 형성한다. 제1 단계(S31)는 전도층 상에 씨드층이 되는 원료 물질을 스핀 코팅하는 단계이다. 이때, 상기 스핀 코팅은 4,000rpm에서 20초 동안 실시할 수 있고, 또한 최종 형성되는 씨드층(48)의 두께를 고려하여 적정 두께로 코딩할 수 있다. 제2 단계(S32)는 스핀 코팅된 물질막을 건조하는 단계이다. 상기 건조는 300℃에서 5분동안 실시할 수 있다. 제3 단계(S33)는 건조된 물질막을 어닐링하는 단계이다. 상기 어닐링은 급속 열 어닐링(Rapid Thermal Anealing)을 이용하여 550℃∼650℃에서 110초 동안 실시할 수 있다.
다음, 도 7을 참조하면, 강유전층(50)은 제1 내지 제3 단계(S41, S42, S43)를 거쳐 형성하되, 제1 및 제2 단계(S41, S42)를 2회 이상, 바람직하게는 4회 반복한 후, 제3 단계(S43)를 실시한다.
제1 단계(S41)는 씨드층(48) 상에 PZT층의 원료 물질을 스핀 코팅하는 단계이다. 이때, 상기 스핀 코팅은 4,000rpm에서 20초 동안 실시할 수 있다. 최종 형성되는 강유전층(50)의 두께를 고려하여 상기 PZT 원료 물질은 적정 두께로 코딩할 수 있다.
제2 단계(S42)는 스핀 코팅된 원료 물질막을 건조하는 단계이다. 상기 건조는 300℃에서 5분 동안 실시할 수 있다.
제3 단계(S43)는 건조된 물질막을 어닐링하는 단계이다. 상기 어닐링은 소정의 급속 열처리 장치(RTA 장치)를 이용하여 550℃∼650℃에서 110초 동안 실시할 수 있다. 이 과정에서 강유전층(50)이 결정화된다.
상술한 제조 방법에서 강유전층(50)이 나노 사이즈의 그레인을 가지면서 결정 상태를 유지할 수 있는 것은 전도층(46)과 강유전층(50) 상에 씨드층(48)을 형성하기 때문이다.
씨드층(48)의 존재 효과는 도 8 및 도 9를 비교함으로써 보다 명확해진다.
도 8은 씨드층(48) 없이 전도층(46) 상에 형성된 PZT층(이하, 제1 PZT층)의 그레인 사이즈를 보여주는 이미지 사진이고, 도 9는 그레인 사이즈 측정을 위해 도 8의 PZT층 일부를 확대한 이미지 사진이다. 도 9에서 그레인(G)의 평균 사이즈는 151.71nm 정도인 것을 알 수 있다. 도 8에 도시한 제1 PZT층은 지르코늄과 티타늄의 조성비가 25/75이고, 650℃에서 급속 열처리한 것이다.
도 10은 전도층(46) 상에 씨드층(48)을 형성한 후, 씨드층(48) 상에 형성한 PZT층(이하, 제2 PZT층)의 그레인 사이즈를 보여주는 이미지 사진이고, 도 11은 그레인 사이즈를 측정하기 위해 도 10의 PZT층 일부를 확대한 사진이다. 그레인이 너무 작아서 도 11에서 그레인을 직접 확인하기는 어렵다. 그러나 측정 결과, 그레인의 평균 사이즈는 10nm정도였다. 도 10에 도시한 제2 PZT층은 550℃에서 급속 열처리 한 것이고, 제2 PZT층의 조성비는 상기 제1 PZT층과 동일하게 하였다.
도 8과 도 10의 비교 또는 도 9와 도 11의 비교로부터 전도층(46)과 강유전층(50)사이에 씨드층(48)을 형성할 때, 강유전층(50)의 그레인 사이즈가 훨씬 작아짐을 알 수 있다.
도 12는 본 발명의 제조 방법에 따라 형성한 상기 제2 PZT층에 대한 엑스선 회절 분석 결과를 보여준다.
도 12를 참조하면, 제1 피크(P1)는 결정면이 (111)인 백금(Pt)의 존재를 나타내고, 제2 피크(P2)는 결정면이 (111)인 페로브스카이트(perovskite) 결정의 존재를 나타낸다.
그리고 제3 피크(P3)는 실리콘의 존재를 나타내고, 제4 피크(P4)는 결정면이 (100)인 페로브스카이트 결정의 존재를 나타낸다. 또한, 제5 피크(P5)는 결정면이 (200)인 페로브스카이트 결정의 존재를 나타내고, 제6 피크(P6)는 결정면이 (111) 인 베타 결정구조를 갖는 백금의 존재를 나타낸다. 또한, 제7 피크(P7)는 결정면이 (110)인 페로브스카이트 결정의 존재를 나타낸다. 도 12의 제1 및 제2 피크(P1, P2)와 제4 내지 제7 피크(P4-P7)로부터 상기 제2 PZT층이 결정 상태임을 알 수 있다. 도 10 및 도 12의 결과는 본 발명의 제조 방법에 따라 형성되는 저장 매체의 강유전층은 그레인 사이즈가 나노 사이즈이면서 결정 상태에 있음을 의미하며, (111) 방향으로 우선 배향되어 있음을 의미한다. 그러므로 본 발명의 기록 매체의 강유전층은 나노 사이즈의 그레인을 가짐에도 불구하고, 강유전층으로서의 분극 특성을 가질 수 있다.
도 13은 본 발명의 기록 매체에 비트 데이터 1이 기록된 경우를 보여주고, 도 14는 도 13의 기록 매체를 읽은 때 발생되는 신호 특성을 보여준다.
도 13에서 참조부호 B1은 강유전층의 비트 데이터 1이 기록된 제1 영역을 나타낸다. 그리고 참조부호 Bo는 강유전층의 비트 데이터 0이 기록된 제2 영역을 나타낸다.
도 14에서 제1 출력 신호(OS1)는 탐침(probe)을 이용하여 도 13의 기록 매체를 왼쪽에서 오른쪽으로 읽을 때, 비트 데이터 0이 기록된 제2 영역(Bo)으로부터 발생되는 신호의 변화를 나타내고, 제2 출력 신호(OS2)는 비트 데이터 1이 기록된 제1 영역(B1)으로부터 발생되는 신호의 변화를 나타낸다. 또한, 도 14에서 0.035는 출력신호가 제1 출력신호(OS1)에서 제2 출력신호(OS2)로 천이(transition)되는 거리를 나타낸다. 이때, 거리의 단위는 ㎛이다.
기록매체에 대한 재생 속도 및 기록 밀도의 증가를 고려할 때, 탐침이 비트 데이터 0이 기록된 제2 영역(Bo)을 읽은 후, 비트 데이터 1이 기록된 제1 영역(B1)의 존재를 인식하는 시간은 짧을 수록 좋으므로, 상기 천이 거리는 가능한 짧은 것이 바람직하다. 제1 및 제2 출력신호(OS1, OS2)의 천이 거리, 0.035㎛(35nm)는 탐침의 반경에 해당되는 거리로써, 탐침의 최대 분해능에 가깝다.
상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다, 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 예들 들어 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 강유전층(50)의 표면에 탐침과 강유전층(50)의 물리적 접촉은 방지하고 전기적 접촉은 허용할 수 있는 얇은 보호막을 형성할 수도 있을 것이다. 또한, 수평 기록 매체가 현재도 사용되고 있음을 감안할 때, 도 5 내지 도 7에 도시한 제조 과정은 수평 기록 매체의 제조에도 적용할 수 있을 것이다. 또한, 강유전층이 기판의 상하에 구비된 더블 레이어 정보 저장 매체에도 본 발명의 제조 방법을 적용할 수 있을 것이다. 때문에 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 기록 매체는 강유전층의 그레인 사이즈가 강유전층에 기록되는 비트 데이터의 영역, 곧 비트 사이즈보다 훨씬 작거나 크기 때문에, 강유전층에 기록되는 비트 데이터 영역의 편차, 곧 비트 사이즈의 편차를 줄일 수 있다. 이와 함께 본 발명의 기록 매체는 비트 데이터 0이 기록된 영역과 비트 데이터 1이 기록된 영역사이의 천이거리도 탐침의 최대 분해능에 가깝게 줄일 수 있다. 그러므로 본 발명의 기록매체를 이용할 경우, 비트 데이터를 균일하게 기록할 수 있고, 기록 밀도도 높일 수 있다.

Claims (22)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 적층된 장벽층;
    상기 장벽층 상에 적층된 전도층;
    상기 전도층 상에 형성된 씨드층; 및
    상기 씨드층 상에 형성되어 있고 수직 잔류 분극을 갖는 데이터 기록층을 포함하는 것을 특징으로 하는 정보 저장 매체.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 씨드층의 두께는 5nm 이하인 것을 특징으로 하는 정보 저장 매체.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 씨드층은 TiO2층, Bi2O3층 및 PbTiO3층 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 정보 저장 매체.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 데이터 기록층의 두께는 50nm 이하인 것을 특징으로 하는 정보 저장 매체.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 데이터 기록층은 PZT층, BST층, SBT층 또는 BLT층인 것을 특징으로 하는 정보 저장 매체.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 데이터 기록층의 그레인 사이즈는 10nm 정도인 것을 특징으로 하는 정보 저장 매체.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 데이터 기록층이 PZT층일 때, 지르코늄(Zr)과 티타늄(Ti)의 조성비(Zr/Ti)는 25/75 또는 40/60인 것을 특징으로 하는 정보 저장 매체.
  8. 기판 상에 장벽층, 전도층을 순차적으로 적층하는 제1 단계;
    상기 전도층 상에 씨드층을 형성하는 제2 단계; 및
    상기 씨드층 상에 강유전층을 형성하는 제3 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 정보 저장 매체의 제조 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 제2 단계는,
    상기 전도층 상에 상기 씨드층이 될 물질막을 스핀 코팅하는 단계;
    상기 스핀 코팅된 물질막을 건조하는 단계;
    상기 건조된 물질막을 어닐링하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정보 저장 매체의 제조 방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 스핀 코팅은 4,000rpm에서 20초 동안 실시하는 것을 특징으로 하는 정보 저장 매체의 제조 방법.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 건조는 300℃에서 5분 동안 실시하는 것을 특징으로 하는 정보 저장 매체의 제조 방법.
  12. 제 9 항에 있어서, 상기 어닐링은 RTA(Rapid Thermal Annealing) 방법을 이용하여 550℃∼650℃에서 110초 동안 실시하는 것을 특징으로 하는 정보 저장 매체의 제조 방법.
  13. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 씨드층은 5nm이하의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 정보 저장 매체의 제조 방법.
  14. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 씨드층은 TiO2층, Bi2O3층 및 PbTiO3층 중 어느 하나로 형성하는 것을 특징으로 하는 정보 저장 매체의 제조 방법.
  15. 제 8 항에 있어서, 상기 제3 단계는,
    상기 씨드층 상에 강유전층이 될 물질막을 스핀 코팅하는 단계;
    상기 스핀 코팅된 물질막을 건조하는 단계;
    상기 스핀 코팅 단계와 건조 단계를 주어진 횟수만큼 반복하는 단계; 및
    상기 건조된 물질막을 어닐링하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정보 저장 매체의 제조 방법.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 스핀 코팅은 4,000rpm에서 20초 동안 실시하는 것을 특징으로 하는 정보 저장 매체의 제조 방법.
  17. 제 15 항에 있어서, 상기 건조는 300℃에서 5분 동안 실시하는 것을 특징으로 하는 정보 저장 매체의 제조 방법.
  18. 제 15 항에 있어서, 상기 어닐링은 RTA를 이용하여 550℃∼650℃에서 110초 동안 실시하는 것을 특징으로 하는 정보 저장 매체의 제조 방법.
  19. 제 8 항 또는 제 15 항에 있어서, 상기 강유전층은 50nm 이하의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 정보 저장 매체의 제조 방법.
  20. 제 8 항 또는 제 15 항에 있어서, 상기 강유전층은 PZT층, BST층, SBT층 및 BLT층 중 어느 하나로 형성하는 것을 특징으로 하는 정보 저장 매체의 제조 방법.
  21. 제 8 항 또는 제 15 항에 있어서, 상기 강유전층의 그레인 사이즈는 10nm 정 도인 것을 특징으로 하는 정보 저장 매체의 제조 방법.
  22. 제 20 항에 있어서, 상기 강유전층이 PZT층일 때, 상기 강유전층은 지르코늄(Zr)과 티타늄(Ti)의 조성비(Zr/Ti)가 25/75 또는 40/60인 PZT층인 것을 특징으로 하는 정보 저장 매체의 제조 방법.
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