KR101867378B1 - Manufacturing method of capasitor having bsto dielectric material - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판을 준비하는 단계, 기판의 상부에 하부 금속층을 형성하는 단계, 하부 금속층의 상부에 BSTO층을 형성하는 단계, 및 BSTO층의 상부에 상부 금속층을 형성하는 단계를 포함하는 BSTO 유전체를 갖는 축전지의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention provides a BSTO dielectric comprising a substrate, a bottom metal layer on top of the substrate, a BSTO layer on top of the bottom metal layer, and a top metal layer on top of the BSTO layer, To a method of manufacturing a battery having the same.

Description

BSTO 유전체를 갖는 축전지의 제조 방법{MANUFACTURING METHOD OF CAPASITOR HAVING BSTO DIELECTRIC MATERIAL}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a method of manufacturing a battery having a BSTO dielectric,

본 발명은 BSTO 유전체를 갖는 축전지의 제조 방법에 관한 것으로, 구체적으로, 높은 유전 상수를 갖는 BSTO 유전체를 갖는 축전지의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a battery having a BSTO dielectric, and more particularly, to a method of manufacturing a battery having a BSTO dielectric having a high dielectric constant.

일반적으로, 금속/절연체/금속 형태의 필름형 축전지는 DRAM(danamic random access memory)용 축전지나, RF소자용 축전지 등을 포함한 다양한 응용에 사용되고 있다.In general, film-type accumulators of metal / insulator / metal type are used in various applications including batteries for DRAM (danamic random access memory) and batteries for RF devices.

한편, 축전지를 포함하는 시스템 또는 장치들을 초소형으로 제작하기 위해서는, 시스템 또는 장치 내부의 소자의 크기 역시 초소형으로 감소될 필요가 있다. 표면장착식 (Surface mounted device; MD)형태의 필름형 축전지 역시 초소형화의 필요성이 요구되고 있다.On the other hand, in order to make a system or devices including a battery compact in size, the size of elements inside the system or device also needs to be reduced to a very small size. A film-type battery in the form of a surface mounted device (MD) is also required to be miniaturized.

일반적으로, 축전용량(C)는 아래의 [수식 1]과 같이 정의 된다. 여기서, 축전지의 면적은 A, 축전물질의 유전상수 k와 진공의 유전율 ε0, 그리고 축전물질의 두께 d를 사용한다.Generally, the charge storage capacity C is defined as in the following [Expression 1]. Here, the area of the battery is A, the dielectric constant k of the storage material, the dielectric constant ∈ 0 of the vacuum, and the thickness d of the storage material.

[수식 1][Equation 1]

Figure 112016076340618-pat00001
Figure 112016076340618-pat00001

위 [수식 1]에 나타난 바와 같이, 축전용량(C)을 보전하면서, 축전지의 크기를 줄이기 위해서는 단위 면적당 축전용량(C/A)을 늘리도록 설계되어야 한다.As shown in the above formula (1), in order to reduce the size of the battery while maintaining the capacity C, the capacity should be designed to increase the capacity per unit area (C / A).

현재까지는 3차원 구조를 이용하여 상대적인 면적을 크게 하거나, 두께 d를 줄이는 방법을 사용하고 있었지만, 실제로 소자의 면적을 줄이며 C를 늘리기 위해서는 매우 복잡한 부가적인 공정이 필요하고, 두께(d)가 얇아짐에 따라 축전지를 통해 전류가 누설되거나, 축전지 자체가 항복 전압(break down voltage)에 도달하는 경우가 발생한다.In the past, a three-dimensional structure was used to increase the relative area or reduce the thickness d. However, in order to actually reduce the area of the device and increase C, a very complicated additional process is required and the thickness d is thin A current may leak through the battery, or the battery itself may reach a breakdown voltage.

따라서, 유전상수(k) 값을 높이기 위한 시도들이 연구되고 있으며, 예를 들어, 재료 자체의 유전상수(k)가 높은 물질로서 BSTO(barium strontium titanate) 계열의 물질을 유전체로서 사용하는 방법이 주목받고 있다.Therefore, attempts have been made to increase the dielectric constant (k) value. For example, a method of using a barium strontium titanate (BSTO) material as a dielectric material having a high dielectric constant (k) .

이러한 BSTO층의 제작을 위해 다양한 방법들이 제시되고 있으나, MOCVD 방법으로는 400 이상의 유전 상수(k)를 갖는 BSTO층을 제작하기 어려웠고, FR 스퍼터 방법으로도 550 내외의 유전 상수(k)를 갖는 BSTO층을 얻을 수 있을 뿐이었다. 또한, 종래 문헌과 같이, 연속조성 확산법에 의한 BSTO층 역시 200 내외의 유전 상수(k)를 가질 뿐이었다.Various methods have been proposed to fabricate such a BSTO layer. However, it has been difficult to fabricate a BSTO layer having a dielectric constant (k) of 400 or more by the MOCVD method, and a BSTO layer having a dielectric constant (k) I could only get a layer. In addition, as in the prior art, the BSTO layer formed by the continuous composition diffusion method has only a dielectric constant (k) of about 200 or more.

한국특허출원공개 2010-0018990호Korean Patent Application Publication No. 2010-0018990

따라서, 본 발명은 전술한 문제점을 해결하고, 유전 상수가 800 이상을 갖는 BSTO층을 갖는 축전지의 제조 방법을 제공하고자 제공하고자 한다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a battery having a BSTO layer having a dielectric constant of 800 or more.

전술한 기술적 과제를 달성하기 위해, 본 발명은 기판을 준비하는 단계, 기판의 상부에 하부 금속층을 형성하는 단계, 하부 금속층의 상부에 BSTO층을 형성하는 단계, 및 BSTO층의 상부에 상부 금속층을 형성하는 단계를 포함하는 BSTO 유전체를 갖는 축전지의 제조 방법을 제공할 수 있다.In order to achieve the above-mentioned technical object, the present invention provides a method of manufacturing a semiconductor device, comprising the steps of preparing a substrate, forming a lower metal layer on the substrate, forming a BSTO layer on the lower metal layer, The method comprising the steps of: forming a BSTO dielectric on a substrate;

또한, 본 발명의 기판은 유리, 산화규소, 질화규소 및 알루미나에서 선택된 재료이거나, 사파이어층의 상부에 (0001)면의 GaN층이 증착되어 있는 재료인 BSTO 유전체를 갖는 축전지의 제조 방법을 제공할 수 있다.In addition, the substrate of the present invention may be a material selected from glass, silicon oxide, silicon nitride and alumina, or a method of manufacturing a battery having a BSTO dielectric which is a material on which a (0001) plane GaN layer is deposited on top of a sapphire layer have.

또한, 본 발명의 하부 금속층은 Ti층 상부에 Pt층이 증착될 수 있고, Pt층의 두께는 10nm 내지 1000nm 이고, Ti층의 두께는 1nm 내지 200nm 일 수 있으며, 바람직하게, Pt층의 두께는 200nm 이고, Ti층의 두께는 50nm 일 수 있다.In the lower metal layer of the present invention, the Pt layer may be deposited on the Ti layer, the thickness of the Pt layer may be 10 nm to 1000 nm, the thickness of the Ti layer may be 1 nm to 200 nm, And the thickness of the Ti layer may be 50 nm.

또한, 본 발명의 상부 금속층은 Pt층이며, Pt층의 두께는 10nm 내지 1000nm이거나, 바람직하게, Pt층의 두께는 100nm일 수 있다.In addition, the upper metal layer of the present invention is a Pt layer, and the thickness of the Pt layer may be 10 nm to 1000 nm, or preferably, the thickness of the Pt layer may be 100 nm.

또한, 본 발명의 BSTO층을 형성하는 단계는 레이저 펄스 가열 증착으로 이루어지고, 레이저 펄스 가열 증착의 레이저 펄스의 출력은 0.5J/cm2 내지 3.0J/cm2 이고, 레이저 펄스 가열 증착시 진공 분압은 1.0 Torr 내지 1x10-2 Torr 인 BSTO 유전체를 갖는 축전지의 제조 방법을 제공할 수 있다.Further, the step of forming the BSTO layer of the present invention is performed by laser pulse heating deposition, and the output of the laser pulse of the laser pulse heating deposition is 0.5 J / cm 2 to 3.0 J / cm 2 , Can provide a method of manufacturing a battery having a BSTO dielectric of 1.0 Torr to 1 x 10 < -2 > Torr.

또한, 본 발명의 레이저 펄스 가열 증착의 레이저 펄스의 출력은 바람직하게 1.5 J/cm2 이고, 레이저 펄스 가열 증착시 진공 분압은 바람직하게 1x10-1 Torr 일 수 있다.In addition, the output of the laser pulse in the laser pulse heating deposition of the present invention is preferably 1.5 J / cm 2 , and the vacuum partial pressure in the laser pulse heating deposition may preferably be 1 × 10 -1 Torr.

또한, 본 발명의 레이저 펄스 가열 증착은 550℃ 내지 750℃에서 이루어지거나, 바람직하게, 700℃에서 이루어지는 BSTO 유전체를 갖는 축전지의 제조 방법을 제공할 수 있다.In addition, the laser pulse heating deposition of the present invention can provide a method of manufacturing a battery having a BSTO dielectric, which is performed at 550 캜 to 750 캜, preferably at 700 캜.

또한, 본 발명은 BSTO층의 유전 상수가 800 이상인 BSTO 유전체를 갖는 축전지의 제조 방법을 제공할 수 있다.In addition, the present invention can provide a method of manufacturing a battery having a BSTO dielectric having a dielectric constant of 800 or more of the BSTO layer.

본 발명은 800 이상의 유전 상수를 갖는 BSTO층을 양산할 수 있으므로, 초소형화가 필요한 DRAM용 축전지와 RF소자용 축전지에 사용될 수 있다.Since the present invention can mass-produce a BSTO layer having a dielectric constant of 800 or more, it can be used for a battery for a DRAM and a battery for an RF device which require miniaturization.

또한, 본 발명은 고가의 재료를 사용하지 않고, 높은 유전 상수를 갖는 BSTO층을 양산할 수 있다.Further, the present invention can mass-produce a BSTO layer having a high dielectric constant without using an expensive material.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 축전지의 제조 방법의 순서를 나타내는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 축전지를 개략적으로 나타낸 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 레이저 가열 증착의 방법을 개략적으로 나타낸 개념도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 제조 방법으로 제조된 축전기의 단면을 나타내는 SEM 사진이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 제조 방법으로 제조된 BSTO층의 XRD 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 제조 방법에 있어서, 레이저 펄스 출력 주기에 따른 유전 상수를 나타내는 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 제조 방법에 있어서, BSTO층의 성장 온도에 따른 유전 상수를 나타내는 그래프이다.
도 8은 종래 문헌에 따른 BSTO층의 유전 상수를 나타내는 그래프이다.1 is a flowchart showing a procedure of a method of manufacturing a battery according to an embodiment of the present invention.
2 is a conceptual diagram schematically showing a battery according to an embodiment of the present invention.
3 is a conceptual diagram schematically showing a method of laser-heated deposition according to an embodiment of the present invention.
4 is a SEM photograph showing a cross section of a capacitor manufactured by a manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
5 is a graph showing XRD measurement results of a BSTO layer produced by a manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
6 is a graph showing a dielectric constant according to a laser pulse output period in a manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
7 is a graph showing a dielectric constant according to a growth temperature of a BSTO layer in a production method according to an embodiment of the present invention.
8 is a graph showing the dielectric constants of the BSTO layer according to the prior art.

이하, 첨부된 도면을 기준으로 본 발명의 바람직한 실시 형태를 통하여, 본 발명에 따른 BSTO층을 갖는 축전지의 제조 방법에 대하여 설명하기로 한다.Hereinafter, a method of manufacturing a battery having a BSTO layer according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

설명에 앞서, 여러 실시 형태에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성 요소에 대해서는 동일 부호를 사용하여 대표적으로 일 실시 형태에서 설명하고, 그 외의 실시 형태에서는 다른 구성 요소에 대해서만 설명하기로 한다.Prior to explanation, elements having the same configuration are denoted by the same reference numerals in different embodiments, and only other elements will be described in the other embodiments.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 축전지의 제조 방법의 순서를 나타내는 순서도이다.1 is a flowchart showing a procedure of a method of manufacturing a battery according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명은 (a) 기판을 준비하는 단계, (b) 기판 위에 하부 금속층을 생성하는 단계, (c) 하부 금속층의 상부에 BSTO층을 생성하는 단계, 및 (d) BSTO층의 상부에 상부 금속층을 생성하는 단계가 순차적으로 이루어진다.(B) forming a bottom metal layer on the substrate; (c) forming a BSTO layer on top of the bottom metal layer; and (d) ) Forming a top metal layer on top of the BSTO layer.

이하, 본 발명의 제조 방법의 순서에 따라, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 축전지의 제조 방법의 구체적인 내용 및 특성을 설명하기로 한다.Hereinafter, the details and characteristics of the method of manufacturing the battery according to the embodiment of the present invention will be described in accordance with the order of the manufacturing method of the present invention.

도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 축전지를 개략적으로 나타낸 개념도이다.2 is a conceptual diagram schematically showing a battery according to an embodiment of the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이, 기판(10)을 준비되고, 그 위에 하부 금속층(20)이 성막(b)된다. 이 때, 기판(10)은 유리, 산화규소(SiOx), 질화규소(SiNx) 및 알루미나 중에서 선택되는 재료로 이루어질 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 사파이어층의 상부에 (0001)면의 GaN층이 4㎛ 두께로 증착된 기판(10)을 사용하였다. As shown in Fig. 2, a substrate 10 is prepared, and a lower metal layer 20 is formed thereon (b). At this time, the substrate 10 may be made of a material selected from glass, silicon oxide (SiO x ), silicon nitride (SiN x ), and alumina. In an embodiment of the present invention, a substrate 10 having a (0001) GaN layer deposited on the sapphire layer to a thickness of 4 μm is used.

전술한 바와 같이, 준비된 기판(10) 위에 하부 금속층(20)을 성막한다. 본 발명의 일 실시예에서는 하부 금속층(20)으로 Ti층(21)과 Pt(22)을 함께 사용하였다. 이 때, Ti층을 함께 사용하는 이유는 Pt층(22)과 기판(10)의 결합성을 향상시키기 위함이다.The lower metal layer 20 is formed on the prepared substrate 10 as described above. In one embodiment of the present invention, the Ti layer 21 and the Pt 22 are used together as the lower metal layer 20. The reason for using the Ti layer at this time is to improve the bonding property between the Pt layer 22 and the substrate 10.

상기 Pt층(22)의 두께는 10nm 내지 1000nm 이고, 상기 Ti층(21)의 두께는 1nm 내지 200nm이 될 수 있으며, 본 발명의 일 실시예에서는, Pt층(22)의 두께는 200nm 이고, Ti층(21)의 두께는 50nm으로 성막하였다.The thickness of the Pt layer 22 may range from 10 nm to 1000 nm and the thickness of the Ti layer 21 may range from 1 nm to 200 nm. In one embodiment of the present invention, the thickness of the Pt layer 22 is 200 nm, The thickness of the Ti layer 21 was 50 nm.

다음으로, 하부 금속층(20) 위로 BSTO층(30)이 성막(c)된다. 구체적으로, 도 3에 기재된 본 발명의 일 실시 형태에 따른 레이저 가열 증착의 방법을 통해 설명하기로 한다.Next, the BSTO layer 30 is formed on the lower metal layer 20 (c). Specifically, the laser annealing deposition method according to an embodiment of the present invention shown in FIG. 3 will be described.

먼저, BTO(barium titanate)와 STO(btrontium titanate)가 1:1로 혼합된 물질로 BSTO 타겟(33)을 준비하여, 레이저 펄스 가열 증착기의 장착대(34)에 장착한다. 또한, 전술한 바와 같이, 이미 하부 금속층(20)이 성막된 기판(10)을 레이저 펄스 가열 증착기의 기판(10) 위치에 장착한다.First, a BSTO target 33 is prepared as a material in which BTO (barium titanate) and STO (btrontium titanate) are mixed at a ratio of 1: 1, and is mounted on a mounting stand 34 of a laser pulse heating evaporator. Further, as described above, the substrate 10 on which the lower metal layer 20 has already been formed is mounted at the position of the substrate 10 of the laser pulse heating evaporator.

이 때, 상기 레이저 펄스 가열 증착의 레이저 펄스(33)의 출력은 0.5J/cm2 내지 3.0J/cm2 이 될 수 있고, 진공 분압은 1.0 Torr 내지 1x10-2 Torr 이 될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 레이저 펄스(33)의 출력을 1.5 J/cm2 으로 설정하고, 진공 분압을 1x10-1 Torr으로 설정하였다.At this time, the output of the laser pulse 33 of the laser pulse heating deposition may be 0.5 J / cm 2 to 3.0 J / cm 2 , and the vacuum partial pressure may be 1.0 Torr to 1 x 10 -2 Torr. In an embodiment of the present invention, the output of the laser pulse 33 is set to 1.5 J / cm 2 , and the vacuum partial pressure is set to 1 x 10 -1 Torr.

또한, 레이저 펄스(33)의 주기는 5Hz의 주기로 총 12,000번을 BSTO 타겟(31)에 발사하였다. 이러한 과정을 통해, BSTO 입자(32)들이 전술한 하부 금속층(20)이 성막된 기판(10) 위로 성막(c)된다.In addition, the period of the laser pulse 33 was totally 12,000 times at a cycle of 5 Hz to the BSTO target 31. Through this process, the BSTO particles 32 are deposited (c) on the substrate 10 on which the lower metal layer 20 is deposited as described above.

한편, 레이저 펄스 가열 증착시 온도는 550℃ 내지 750℃에서 실시하는 것이 바람직하며, 본 발명의 일 실시예에서는 700℃에서 실시하였다.On the other hand, it is preferable that the laser pulse heating deposition is carried out at a temperature of 550 ° C to 750 ° C, and in an embodiment of the present invention, at 700 ° C.

BSTO층의 성막 이후, 생성된 BSTO층(30)의 품질을 확인하기 위해 레이저 펄스 가열 증착기의 기판의 위치에서 기판(10)을 분리하여, XRAY와 SEM 측정을 실시하였다.After the formation of the BSTO layer, the substrate 10 was separated from the substrate of the laser pulse heating evaporator to confirm the quality of the BSTO layer 30, and XRAY and SEM measurements were performed.

도 4에 도시된 바와 같이, BSTO층이 300nm로 성막되었음을 알 수 있었고, 도 5에 도시된 바와 같이, BSTO (111)면의 강도가 BSTO (200)면의 강도보다 10배 이상으로 강함을 알 수 있었다.As shown in FIG. 4, it was found that the BSTO layer was formed to have a thickness of 300 nm, and that the strength of the BSTO (111) surface was ten times or more stronger than that of the BSTO (200) I could.

다음으로, 전술한 바와 같이 성막된 BSTO층(30)의 상부에 상부 금속층(40)을 증착(d)한다. 상부 금속층(40)으로서, 10nm 내지 1000nm 두께의 Pt층을 사용할 수 있으며, 본 발명의 일 실시예에서는 100nm 두께의 Pt층을 증착하였다.Next, the upper metal layer 40 is deposited (d) on the BSTO layer 30 formed as described above. As the upper metal layer 40, a Pt layer having a thickness of 10 nm to 1000 nm can be used, and in an embodiment of the present invention, a Pt layer having a thickness of 100 nm is deposited.

최종적으로, 제조가 완성된 축전기(1)의 유전 상수(k)를 산출하기 위해, 축전기(1)를 100nm 내지 200nm의 지름을 갖는 기판으로 패터닝(patterning)하여, 전기용량(CV) 측정을 실시할 수 있다.Finally, in order to calculate the dielectric constant k of the capacitor 1 that has been manufactured, the capacitor 1 is patterned with a substrate having a diameter of 100 nm to 200 nm, and the capacitance (CV) is measured can do.

한편, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 레이저 펄스 가열 증착의 레이저 펄스 출력 주기에 따라 산출되는 유전 상수(k)의 값을 도 6에 나타내었으며, 도 6에 도시된 바와 같이, 800 이상의 유전 상수(k)를 나타내었다.6 shows the value of the dielectric constant k calculated according to the laser pulse output period of the laser pulse heating deposition according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 6, a dielectric constant k of 800 or more k).

또한, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 레이저 펄스 가열 증착시 BSTO층(30)의 성장 온도에 따라 산출되는 유전 상수(k)의 값을 도 7에 나타내었으며, 도 7에 도시된 바와 같이, 700℃에서 가장 높은 유전 상수(k)를 갖는 BSTO층(30)이 구현될 수 있었다.7 shows the value of the dielectric constant k calculated according to the growth temperature of the BSTO layer 30 during laser pulse heating deposition according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 7, 700 Lt; RTI ID = 0.0 > (k) < / RTI >

전술한 설명들을 참고하여, 본 발명이 속하는 기술 분야의 종사자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.It will be understood by those skilled in the art that the present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof.

그러므로, 지금까지 전술한 실시 형태는 모든 면에서 예시적인 것으로서, 본 발명을 상기 실시 형태들에 한정하기 위한 것이 아님을 이해하여야만 하고, 본 발명의 범위는 전술한 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 균등한 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and are not intended to limit the invention to the embodiments, and the scope of the present invention is not limited by the above- And all changes or modifications that come within the meaning and range of equivalency of the claims and the equivalents shall be construed as being included within the scope of the present invention.

본 발명은 매우 높은 진공의 분위기에서, 강한 레이저 펄스를 통한 BSTO 물질의 비산을 이용하여, Pt가 적층된 기판 위에 높은 유전 상수를 갖는 BSTO를 성막하는 방법을 제공할 수 있다.The present invention can provide a method for depositing BSTO having a high dielectric constant on a Pt-laminated substrate, using a scattering of the BSTO material through a strong laser pulse in a very high vacuum atmosphere.

1 축전기
10 기판
20 하부 금속층
21 Ti층
22 Pt층
30 BSTO층
31 BSTO 타겟
32 BSTO 입자
33 레이저 펄스
34 장착대
40 상부 금속층1 capacitor
10 substrate
20 lower metal layer
21 Ti layer
22 Pt layer
30 BSTO layer
31 BSTO target
32 BSTO particles
33 laser pulse
34 Mounting Base
40 upper metal layer

Claims (15)

기판을 준비하는 단계;
상기 기판의 상부에, 1nm 내지 200nm 두께의 Ti층 상부에 10nm 내지 1000nm 두께의 Pt층이 증착되어 있는 하부 금속층을 형성하는 단계;
상기 하부 금속층의 Pt층의 상부에 레이저 펄스 가열 증착으로 BSTO층을 형성하는 단계; 및
상기 BSTO층의 상부에, 10nm 내지 1000nm의 Pt 층인 상부 금속층을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 레이저 펄스 가열 증착의 레이저 펄스의 출력은 0.5J/cm2 내지 3.0J/cm2 이고, 상기 레이저 펄스 가열 증착시 진공 분압은 1.0 Torr 내지 1x10-2 Torr 인 것을 특징으로 하는 BSTO 유전체를 갖는 축전지의 제조 방법.
Preparing a substrate;
Forming a lower metal layer on the upper surface of the substrate, wherein a Pt layer having a thickness of 10 nm to 1000 nm is deposited on a Ti layer having a thickness of 1 nm to 200 nm;
Forming a BSTO layer on the Pt layer of the lower metal layer by laser pulse heating deposition; And
Forming a top metal layer, which is a Pt layer of 10 nm to 1000 nm, on the BSTO layer,
Wherein the output of the laser pulse of the laser pulse heating deposition is 0.5 J / cm 2 to 3.0 J / cm 2 , and the vacuum partial pressure in the laser pulse heating deposition is 1.0 Torr to 1 x 10 -2 Torr. ≪ / RTI >
제 1 항에 있어서,
상기 기판은 유리, 산화규소, 질화규소 및 알루미나 중에서 선택되는 재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 BSTO 유전체를 갖는 축전지의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the substrate is made of a material selected from the group consisting of glass, silicon oxide, silicon nitride, and alumina.
제 1 항에 있어서,
상기 기판은 사파이어층의 상부에 (0001)면의 GaN층이 증착되어 있는 것을 특징으로 하는 BSTO 유전체를 갖는 축전지의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the substrate has a (0001) GaN layer deposited on top of the sapphire layer.
삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 하부 금속층의 Pt층의 두께는 200nm 이고, 상기 Ti층의 두께는 50nm 인 것을 특징으로 하는 BSTO 유전체를 갖는 축전지의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the thickness of the Pt layer of the lower metal layer is 200 nm and the thickness of the Ti layer is 50 nm.
삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 상부 금속층의 Pt 층의 두께는 100nm 인 것을 특징으로 하는 BSTO 유전체를 갖는 축전지의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the Pt layer of the upper metal layer has a thickness of 100 nm.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 레이저 펄스 가열 증착의 레이저 펄스의 출력은 1.5 J/cm2 인 것을 특징으로 하는 BSTO 유전체를 갖는 축전지의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the laser pulse heating deposition has a laser pulse output of 1.5 J / cm < 2 >.
제 11 항에 있어서,
상기 레이저 펄스 가열 증착시 진공 분압은 1x10-1 Torr 인 것을 특징으로 하는 BSTO 유전체를 갖는 축전지의 제조 방법.
12. The method of claim 11,
Wherein the vacuum partial pressure is 1x10 < -1 > Torr in the laser pulse heating deposition.
제 1 항에 있어서,
상기 레이저 펄스 가열 증착은 550℃ 내지 750℃에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 BSTO 유전체를 갖는 축전지의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the laser pulse heating deposition is performed at 550 ° C to 750 ° C.
제 13 항에 있어서,
상기 레이저 펄스 가열 증착은 700℃에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 BSTO 유전체를 갖는 축전지의 제조 방법.
14. The method of claim 13,
Wherein the laser pulse heating deposition is performed at 700 < 0 > C.
제 14 항에 있어서,
상기 BSTO층의 유전 상수는 800 이상인 것을 특징으로 하는 BSTO 유전체를 갖는 축전지의 제조 방법.15. The method of claim 14,
Wherein the BSTO layer has a dielectric constant of 800 or more.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10214947A (en) * 1997-01-30 1998-08-11 Toshiba Corp Thin film dielectric element
KR20110038089A (en) * 2008-08-01 2011-04-13 다우 글로벌 테크놀로지스 엘엘씨 Process for producing epoxides

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100351806B1 (en) * 1999-10-21 2002-09-11 엘지전자 주식회사 tunable capacitors and fabrication method of the same
KR100997379B1 (en) 2008-08-08 2010-11-30 한국과학기술연구원 Dielectric thin film composition showing linear electric properties
WO2011135439A1 (en) * 2010-04-28 2011-11-03 Murata Manufacturing Co., Ltd. Perovskite material with anion-controlled dielectric properties, thin film capacitor device, and method for manufacturing the same

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10214947A (en) * 1997-01-30 1998-08-11 Toshiba Corp Thin film dielectric element
KR20110038089A (en) * 2008-08-01 2011-04-13 다우 글로벌 테크놀로지스 엘엘씨 Process for producing epoxides

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
논문(T.Delage외 5명, High K BST films deposited on MgO by PLD with the without buffer-layer, Thin solid films 453-454(2004) 279-284, 2004.) *

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