Pt/SBT/Si, Pt/SBT/Pt 강유전체 게이트 구조에서 수소 열화 현상 및 Ir 게이트 전극에 의한 열화 방지 방법

• 영문명: Hydrogen Degradation of Pt/SBT/Si, Pt/SBT/Pt Ferroelectric Gate Structures and Degradation Resistance of Ir Gate Electrode
• 발행기관: 한국마이크로전자및패키징학회
• 간행물 정보: 『마이크로전자 및 패키징학회지』제10권 제2호, 49~54쪽, 전체 6쪽
• 주제분류: 공학 > 산업공학
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2003.06.30

국문 초록

본 연구에서는 Pt/SrBi₂Ta₂O₉(SBT)/Si (MFS)와 Pt/SBT/Pt (MFM) 각각의 구조에서 수소 열처리에 의한 SBT박막의 물리, 전기적 영향에 대해 연구하였다. SBT 박막의 미세구조 및 전기적 특성은 수소 열처리 후에 SBT 박막의 손상으로 열화된다. 특히, Pt 전극에 의한 SBT 박막의 열화 현상을 연구하기 위해 각각 Si 와 Pt 위에 SBT 를 증착하여 같은 조건으로 열처리를 하였다. XRD, XPS, P-V, C-V 측정을 통해 Pt 전극 없이 SBT자체로도 수소 열처리 후에 열화 됨을 확인 할 수 있었다. 또한, 수소 열화현상이라고 하는 촉매 반응으로 SBT 열화 현상이 Pt로 가속화되었다. 이러한 현상을 방지하기 위해서 새로운 Ir 전극을 제안하여 Ir/IrO₂/SBT/IrO₂ 구조에서의 수소 열처리 전후 및 회복 열처리를 통해 SBT 박막의 전기적 특성을 연구하였다. P-V측정을 통해 SBT박막을 이용한 MFM구조에서 Ir이 열화 방지용 전극 물질로의 활용 가능성을 확인하였다.

영문 초록

We have investigated the effects of hydrogen annealing on the physical and electrical properties of SrBi₂Ta₂O₉(SBT) thin films in the Pt/SBT/Si (MFS) structure and Pt/SBT/Pt (MFM) one, respectively. The microstructure and electrical characteristics of the SBT films were deteriorated after hydrogen annealing due to the damage of the SBT films during the annealing process. To investigate the reason of the degradation of the SBT films in this work, in particular, the effect of the Pt top electrodes, SBT thin films deposited on Si, Pt, respectively, were annealed with the same process conditions. From the XRD, XPS, P-V, and C-V data, it was seen that the SBT itself was degraded after H₂ annealing even without the Pt top electrodes. In addition, the degradation of the SBT films after H₂ annealing was accelerated by the catalytic reaction of the Pt top electrodes which is so-called hydrogen degradation. To prevent this phenomenon, we proposed the alternative top electrode material, i.e. Ir, and the electrical properties of the SBT thin films were examined in the Ir/IrO₂/SBT/IrO₂ structures before and after the H₂ annealing and recovery heat-treatment processes. From the results of the P-V measurement, it could be concluded that Ir is one of the promising candidate as the electrode material for degradation resistance in the MFM structure using SBT thin films.

목차

1. Introduction

2. Experimental

3. Results and Discussion

4. Conclusion

References

키워드

hydrogen annealing Bi-layered perovskite interface trap