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KR19990037121A - 비스무스층 구조의 강유전성 박막 형성방법 - Google Patents

비스무스층 구조의 강유전성 박막 형성방법 Download PDF

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KR19990037121A
KR19990037121A KR1019980043173A KR19980043173A KR19990037121A KR 19990037121 A KR19990037121 A KR 19990037121A KR 1019980043173 A KR1019980043173 A KR 1019980043173A KR 19980043173 A KR19980043173 A KR 19980043173A KR 19990037121 A KR19990037121 A KR 19990037121A
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맥밀란 래리 디.
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Abstract

Si 기판 표면은 귀금속 (Pt)의 하부전극으로 코팅되고, 그리고나서 Bi를 포함하는 산화박막으로 이루워진 버퍼층이 증착된다. 버퍼층 표면에, Bi층 구조의 강유전체의 박막이 형성된다. 그리하여, 저온에서 실행되는 결정화 중에, Bi층 구조의 강유전체와 Si 기판을 코팅하는 귀금속과의 반응은 방지된다. 그러므로, 이렇게 형성된 박막의 조성에서의 편차는 고밀도의 박막을 제공하도록 억제된다. 버퍼층 두께가 Bi층 구조의 강유전성 박막두께의 5% 이하인 경우에, 커패시터의 전기적 특성은 저하되지 않는다. 전기적 접속이 다결정 Si에 의해 수행되는 경우, 산화물의 형성은 650℃에서 증착하므로써 방지될 수 있다.

Description

비스무스층 구조의 강유전성 박막 형성방법
본 발명은 비스무스층 구조의 강유전성 박막, 즉, (Bi2O2)2+(AmBnOl)2-로 표현되는 비스무스 (이하 "Bi"라 함) 층 구조의 강유전성 박막을 기판에 형성하는 방법에 관한 것으로, 특히 Bi층 구조의 강유전성 박막의 조성에서의 편차를 보상하고 억제할 수 있고 전기적 특성의 저하를 억제할 수 있는 Bi층 구조의 강유전성 박막을 생성하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 유기 금속용액 코팅, CVD, 레이저 애블레이션(laser ablation)와 같은 다양한 성장방법이 Bi층 구조의 강유전성 박막을 형성하는 방법으로 알려져 있다. 여기서 이용되는 기판은 전형적으로 산화 표면 및 이 산화 Si 웨이퍼에 증착된 Pt(백금)이나 Ir(이리듐)과 같은 고융점 귀금속의 얇은 층을 갖거나, 또는 산화 Si층, 고융점 귀금속의 박막, 그리고 이 사이에 놓인 적절한 접착층을 갖는 Si(실리콘) 기판이다.
도 11 에 도시된대로, Bi층 구조의 강유전성 박막을 형성하는 종래방법은, Si 산화층 (2)에 증착된 Ti (티타늄)의 접착층 (3) 위에 놓은 Pt의 하부전극 (4)의 상면에 직접 Bi층 구조의 강유전성 박막 (6)을 형성한다.
상기 공정에서 우수한 강유전성 특성을 얻는 전형적인 방법은 박막 성장 중 또는 후에 750℃ 이상의 온도로 기판을 가열하는 것이다.
예를 들면, 와따나베 등의 논문 "Preparation of Ferroelectric Thin Films of Bismuth Layer Structured Compounds" (Journal of Applied Physics, Volume 34(1995), Part 1, No. 9B, pp. 5240-5244)에 기술된 것과 같이, 유기금속용액은 코팅된 후에 금속-유기분해 (이하 "MOD"라 함) 법으로 800℃의 온도로 산소 분위기에서 가열된다.
이 외에도, 히로나까 등의 논문 "Formation of SrBi2Ta2O9Thin Films by Flash-MOCVD" (Applied Electronics, Technical Meeting on Physical Properties, Nov. 22, 1995, pp.15-20)에 기술된 것과 같이, 박막은 CVD에 의해 기판에 증착된 후에 상기와 유사한 방식으로 800℃의 온도로 산소 분위기에서 포스트 어닐링된다 (post-annealed).
Bi층 구조의 강유전성 박막을 형성하는 상기 몇가지 종래방법에서, 증착된 박막은 종종 열처리 받아 결정화된다. 이 경우, 결과적인 Bi층 구조의 강유전성 박막은 과립자로 구성되고 종종 원하지 않게 박막 내에 공극(void)이나 기공을 포함한다. 이로 인해 다른 종류의 강유전성 박막에 비해 박막의 절연특성이 저하되는 문제가 일어난다.
또한, Bi층 구조의 강유전성 박막의 어닐링 온도는 750℃ 이상이다. 이로 인해, 강유전성 박막의 구성요소로 사용되는 Bi와, 하부전극, 접착층 또는 산화 Si층으로 사용되는 귀금속 사이에서의 인터디퓨전(interdiffusion)과 같은 문제가 생겨, 기판의 평탄도를 해친다. 디바이스 소자가 Si기판 내에 형성된다면, 동반확산 때문에 그 특성이 저하될 수 있다.
커패시터가 Bi층 구조의 강유전성 박막을 이용하여 형성되고 다결정 Si 플러그에 의해 Si 기판내에 형성된 디바이스 소자에 전기적으로 접속되는 경우를 고려한다. 이 경우, 다결정 Si의 표면은 750℃ 이상의 온도로 산소 분위기에서 열처리에 의해 산화된다. 다결정 Si 표면의 이러한 산화는 전기적 접속을 불가능하게 한다.
상기 문제를 해결하기 위해, 본 발명의 목적은 Bi층 구조의 강유전성 박막의 조성에서의 편차를 보상하고 억제할 수 있고, 전기적 특성의 저하를 억제할 수 있고, 그리고 좋은 전기적 접속을 얻을 수 있는 Bi층 구조의 강유전성 박막을 형성하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 특징은, 기판을 제공하는 단계; Bi(비스무스)를 포함하는 산화박막의 버퍼층을 기판에 형성하는 단계; 화학식이 (Bi2O2)2+(AmBnOl)2-로 표현되는 Bi층 구조의 강유전체의 박막을 형성하는 단계를 포함하는 Bi층 구조의 강유전성 박막을 형성하는 방법이다.
본 발명의 다른 특징은, Bi층 구조의 강유전체를 형성하는 용액의 코팅을 버퍼층에 적용하고, 그리고나서 코팅을 어닐링하여 Bi층 구조의 강유전성 박막을 형성하는 것이다.
본 발명의 또 다른 특징은, Bi층 구조의 강유전성 박막과 버퍼층을 포함하는 층구조의 총 두께의 약 5% 이하의 두께를 갖는 버퍼층이다.
본 발명의 또 다른 특징은, Bi층 구조의 강유전성 박막의 제조온도보다 더 낮은 버퍼층의 제조온도이다. 바람직하게는, Bi층 구조의 강유전성 박막의 제조온도는 약 650℃ 이하이다.
본 발명의 또 다른 특징은, 화학식 (Bi2O2)2+(AmBnOl)2-으로 표현되는 구성요소 A 및 B를 포함하는 Bi층 구조의 강유전체인데, 여기서 버퍼층은 "AxBiyOz" 또는 "BxBiyOz"으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 화학식으로 표현되고 버퍼층은 Bi층 구조의 강유전체의 구성요소만을 포함한다.
본 발명의 또 다른 특징은, 화학식 (Bi2O2)2+(AmBnOl)2-으로 표현되는 구성요소 A 및 B를 포함하는 Bi층 구조의 강유전체의 박막인데, 구성요소 A는 Sr(스트론튬) 및 Ba(바륨)의 조합과 Sr 및 Pb(납)의 조합으로 구성되는 그룹으로부터 선택되고, 구성요소 B는 Ta(탄탈륨) 및 Nb(니오븀)으로 구성되는 그룹으로부터 하나 이상 선택되고, 그리고 산화박막의 버퍼층은 상기 구성요소 A 및 B를 모두 포함하는 Bi층 구조의 강유전체를 포함한다.
본 발명의 다수의 다른 특징, 목적 그리고 효과는 첨부도면과 함께 아래의 기술로부터 명백해질 것이다.
도 1 은 본 발명의 일실시예에 따른 박막의 준비를 도시하기 위한 단면도이다.
도 2 는 본 발명의 일실시예에 따른 SBO 버퍼층의 X선 회절패턴을 도시하는 그래프이다.
도 3 은 본 발명에 따른 SBT 박막의 X선 회절패턴의 일례를 SBO 버퍼층 없이 형성된 SBT 박막의 X선 회절패턴의 일례와 비교하는 그래프이다.
도 4 는 본 발명에 따른 SBT 박막의 X선 회절패턴의 일례를 도시하는 그래프이다.
도 5 는 본 발명에 따른 박막공정에 의해 박막층의 P-E 히스테리시스 곡선을 도시하는 그래프이다.
도 6 은 본 발명의 박막공정에 의해 형성된 SBT 박막구조의 조성의 깊이 프로파일을 도시하는 그래프이다.
도 7 은 종래방법에 의해 800℃에서 Pt 기판에 형성된 SBT 박막구조의 조성의 깊이 프로파일을 도시하는 그래프이다.
도 8 은 본 발명의 일실시예에 따른 스퍼터링에 의해 도 1 의 SBT 박막의 형성을 도시하는 단면도이다.
도 9 는 도 1 및 도 8 과 다른 기판구조의 본 발명의 다른 실시예를 기술하기 위한 단면도이다.
도 10 은 도 1, 도 8 및 도 9 와 다른 기판구조의 본 발명의 다른 실시예를 도시하기 위한 단면도이다.
도 11 은 종래예의 단면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : Si 기판 2 : 실리콘 산화층
3 : 하부전극 접착층 4 : 하부전극
5 : 산화 버퍼층 6 : Bi층 구조의 강유전체
7 : 다결정 Si 8 : TiN층
9 : 전도성 산화물 형성 금속 10 : 금속 산화층
강유전성 집적회로 단면을 도시하는 도 1, 8-10 은 실제 집적회로 디바이스의 특정부의 실제 단면도를 나타내려는 것이 아님은 물론이다. 실제 디바이스에서, 이 층들은 규칙적이지 않을 것이고 그 두께는 서로 다른 비율을 가질 수 있다. 실제 디바이스에서의 다양한 층들은 종종 곡선형이고 끝부분이 겹쳐져 있다. 본 도면은 다른 가능한 표현보다 더 명확하고 완전하게 본 발명의 방법을 도시하도록 사용되는 이상적인 표현방법을 도시한다. 마찬가지로, 본 발명의 방법을 이용하여 제조된 다른 집적회로는 다른 요소와 구성의 재료를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, (Bi2O2)2+(AmBnOl)2-으로 표현되는 Bi층 구조의 강유전성 박막의 형성방법은 Bi(비스무스)를 포함하는 산화박막으로 구성된 버퍼층을 기판에 형성하는 단계를 포함한다. 본 발명이 Bi층 구조의 강유전체를 용액 코팅에 의해 기판에 적용하고 기판을 어닐링하는 단계를 반복하여 Bi층 구조의 강유전성 박막을 형성하는 단계를 포함하는 경우에, 하나 이상의 용액적용 단계에 앞서 Bi(비스무스)를 포함하는 산화박막으로 이루워진 버퍼층을 기판에 형성하는 추가 단계가 포함될 수 있다.
상기 구조에서, 박막의 결정화는 기판에 인접한 내부 부분내에 형성된 산화박막으로 구성된 버퍼층 표면상의 핵형성 위치(nucleation site)로부터 진행한다. 이것은 임의 위치(random position)로부터 결정화하는 입자의 형성으로부터 생기는 공극의 발생을 제거한다. 또한, 버퍼층에 포함된 Bi는 Bi층 구조의 강유전체의 결정화 동안에 하측 전극, 내부 접착층, 또는 Si 산화층과의 반응의 결과로서 일어나게 되는 Bi 양의 감소를 보상하도록 기능한다.
하나 이상의 층을 포함하는 버퍼층의 총 두께는 Bi층 구조의 강유전성 박막 및 버퍼층의 총 두께의 약 5% 이하인 것이 바람직하다. 상기 구조의 박막이 커패시터로 이용되는 경우, 버퍼층의 삽입에 기인한 전기적 특성의 저하는 최소한으로 억제될 수 있다.
더욱이, 버퍼층의 제조온도는 Bi층 구조의 강유전성 박막의 것보다 더 낮은 것이 바람직하다. 상기와 같이 Bi층 구조의 강유전성 박막의 것보다 더 낮은 온도에서 버퍼층을 결정화하므로써, Bi가 버퍼층 외부로 확산하지 못하게 하는 것이 가능하다. 또한, 결정화된 버퍼층은 더 높은 온도에서의 그 다음의 열처리 중에 Bi가 외부로 확산하지 못하게 한다. 그러므로, Bi와의 반응에 기인하여 하부전극, 접착층 그리고 Si 산화막의 평탄도 및 특성을 저하시키지 않고 Bi층 구조의 강유전체의 결정화를 얻을 수 있다. 이 경우에도, 버퍼층은 결정화의 핵형성 위치를 제공하도록 기능하고, 따라서, 결정화 온도를 낮추고 Bi층 구조의 강유전체의 조성에서의 편차를 억제하도록 기능한다.
Bi층 구조의 강유전성 박막의 제조온도는 약 650℃ 이하인 것이 바람직하다. 제조온도가 650℃ 이하인 경우에는, 산소에 대한 확산장벽층으로서 다결정 Si에 질화 티타늄(TiN)을 증착하므로써 다결정 Si의 산화로부터 기인하는 전기적 접속의 불량을 방지하는 것이 가능하다.
버퍼층은 "AxBiyOz" 또는 "BxBiyOz"으로 표현되는 것이 바람직한데, 이것은 단지 Bi층 구조의 강유전성 박막의 필수요소인 Bi층 구조의 강유전체 내에 포함된 구성요소를 포함하고, Bi층 구조의 강유전체의 구성요소 A는 Sr(스트론튬) 및 Ba(바륨) 중에 하나 이상이나 또는 Sr 및 Pb(납) 중에 하나 이상이고, 요소 B는 Ta(탄탈륨) 및 Nb(니오븀) 중에 하나 이상이다.
상기와 같이, 버퍼층의 구성요소는 Bi층 구조의 강유전체의 몇가지 구성요소를 포함한다. 이 구조에서, 버퍼층과 Bi층 구조의 강유전성 박막 사이의 결정구조와 조성에서의 유사성은 커지고 결정화 에너지는 낮아진다. 또한, 버퍼층이 Bi층 구조의 강유전성 박막에 비해 극도로 얇고 Bi층 구조의 강유전성 박막의 적절한 조성이 약간 과도한 경우에는, 버퍼층의 역할이 완료된 후에 대부분의 버퍼층은 결정화되어 Bi층 구조의 강유전성 박막으로 될 수 있다. 결과적으로, 커패시터의 전기적 특성저하는 방지될 수 있다.
다음에, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세하게 기술될 것이다.
도 1 은 본 발명의 일실시예에 따른 Bi층 구조의 강유전성 박막의 형성을 도시하기 위한 단면도이다. 도 1 에 도시된대로, 이용될 기판은 Si 기판 (1), 표면을 열적으로 산화시켜 형성된 SiO2의 실리콘 산화층 (2), 실리콘 산화층 상의 Ti의 하부전극 접착층 (3), 그리고 DC 스퍼터링에 의해 증착된 Pt의 하부전극 (4)을 포함한다. 이리하여, Bi층 구조의 강유전성 박막의 하층 기반은 표면에 형성된다.
Bi층 구조의 강유전성 박막을 상기 표면에 형성하기 위하여, Bi를 포함하는 산화 버퍼층 (5)이 처음에 형성된다. 그리고나서, Bi층 구조의 강유전체 (6)는 버퍼층 (5) 표면에 적층되어 Bi층 구조의 강유전성 박막을 형성한다. 도 1 의 경우에, Bi층 구조의 강유전성 박막의 2층 구조는 버퍼층 (5) 표면에 Bi층 구조의 강유전체 (6)를 적층하는 추가 단계에 의해 형성된다. 이 형성공정에서, 필요한 열처리는 600℃ 또는 700℃ 이하의 온도에서 실행된다. 이러한 열처리는 고온에 기인한 Si 기판 (1)내의 디바이스 소자의 특성저하를 방지하도록 기능한다. 또한, Bi층 구조의 강유전성층 (6)은 Bi를 포함하는 산화 버퍼층 (5) 표면과 접촉하여 처리된다. 그 결과, 이렇게 형성된 Bi층 구조의 강유전성 박막내에서 Bi 조성에서의 편차는 방지될 수 있다.
예 1
이제, 본 발명의 제 1 실시예는 도 1 을 참조하여 상세히 기술될 것이다.
상기와 같이, 이용될 기판은 Si기판 (1), 표면을 열적으로 산화시켜 형성된 "SiO2"의 실리콘 산화층 (2), 실리콘 산화층 상의 Ti의 하부전극 접착층 (3), 그리고 DC 스퍼터링에 의해 증착된 Pt의 하부전극 (4)을 포함한다.
다음 기술은 Bi층 구조의 강유전성 박막을 형성하는 경우에 대한 것이다. 상기 표면에 Bi층 구조의 강유전성 박막을 형성하기 위하여, "Sr3Bi2O6" (이하 "SBO"라 함)은 Bi를 포함하는 산화 버퍼층 (5)으로서 MOD ("금속 유기 분해") 법에 의해 먼저 형성된다. 그리고나서, "SrBi2Ta2O9" (이하, "SBT"라 함)은 버퍼층 (5) 표면에 Bi층 구조의 강유전체 (6)로서 MOD 법에 의해 형성된다.
제 1 단계에서, SBO의 버퍼층 (5)을 형성하기 위해, 유기금속재료로서 Sr 및 Bi가 SBO의 화학양론비로 함께 혼합된다. 혼합된 재료는 적절한 유기용매에 의해 용해되어 용액을 형성한다. Sr 및 Bi를 포함하는 유기금속재료로서, 예컨대, 알콕시드 및 유기염이 이용될 수 있다. 용매로서, 예컨대, 1-메톡시-2-프로파놀, 유기산, 그리고 크실렌이 이용될 수 있다.
본 예에서, 디이소프록폭시스트론튬 및 비스무스 2-에틸헥사노에이트는 유기금속재료로 이용되었다. 용매로서, 2-에틸헥사논 산 및 크실렌이 이용되었다. 상기 재료 각각의 무게를 잰 후에, 이 재료들은 120℃로 1시간 동안 건조한 질소 분위기에서 순환되었다. 그리하여, 0.13 몰/kg 농도의 코팅 용액이 얻어졌다.
다음 단계에서, 이 용액은 1500 rpm의 스핀 코터(spin coater)에 의해 상기 기판에 적용된 다음에 필요한 열처리를 하였다. 이 모든 열처리는 산소 분위기에서 실행되었다. 구체적으로, 250℃에서 10분 동안 용매건조, 400℃에서 10분 동안 유기성분의 분해 및 제거, 그리고나서 600℃ 또는 700℃에서 1시간 동안 결정화 어닐링이 연속적으로 실행되었다.
도 2 는 상기 결정화 어닐링 완료 후, SBO 버퍼층의 X선 회절패턴을 도시한다. 도면에 도시된 지수화된 피크(indexed peaks)는 그 위치로부터 SBO의 결정화가 발생한 것으로서 간주될 수 있다. SBO는 600℃ 또는 700℃에서 열처리하여 결정화되는 것으로 이해된다.
다음 단계는 Bi층 구조의 강유전체 (6)에 의해 박막을 형성하는 것이다. SBT 박막을 형성하는 코팅 용액은, 예컨대, 1-메톡시-2-프로파놀, 유기산, 그리고 크실렌과 같은 용매와 함께 Sr, Bi, 그리고 Ta의 유기금속재료로서 알콕시드 또는 유기염을 이용하여 준비된다.
디이소프로폭시 스트론튬, 펜타에틸옥시 탄탈륨, 그리고 비스무스 2-에틸헥사노에이트는 유기금속재료로 이용되었다. 용매로서, 2-에틸헥사논 산 및 크실렌이 이용되었다. 상기 재료 각각의 무게를 잰 후, 이 재료들은 120℃로 1시간 동안 건조한 질소 분위기에서 순환되었다. 그리하여, 0.13 몰/kg 농도의 코팅용액이 얻어졌다.
다음 단계에서, 이 용액은 1500rpm의 스핀 코터에 의해 상기 기판에 적용되고나서, 필요한 열처리를 하였다. 이 모든 열처리는 산소내에서 실행되었다. 구체적으로, 250℃에서 10분 동안 용매 건조, 650℃에서 1시간 동안 유기성분의 분해 및 제거, 그리고나서 650℃에서 1시간 동안 결정화 어닐링이 연속적으로 실행되었다.
상술의 일련의 단계에서, 90-100 nm 두께의 SBT 박막을 형성하는 것이 가능하다. 두께를 증가시키기 위해, 상기 일련의 단계는 도 1 에 도시된 방식으로 다시 반복되어 최종적으로 약 250nm의 두께를 얻었다.
두께를 더욱 증가시키기 위해, 버퍼층 (5)으로서 SBO 박막의 적용 및 어닐링 공정, 그리고 Bi층 구조의 강유전체 (6)의 SBT 박막의 적용 및 어닐링 공정은 원하는 두께가 얻어질 때까지 여러번 반복될 수 있다. 이런 식으로, SBT 박막이 형성될 때마다, SBO 버퍼층 (5)은 SBT 박막층의 형성에 앞서 형성된다. 그리하여, 각 SBT 박막층에 각 SBO 버퍼층 (5)이 효과적으로 영향을 미쳤다.
도 3 은 상기 단계에 의해 얻어진 SBT 박막과 SBO 버퍼층 없이 형성된 SBT 박막의 X선 회절패턴을 도시한다. 이 도면에서 도시된대로, 플루오라이트 상 (fluorite phase)을 특정시킬 수 있는 피크는, SBO 버퍼가 없는 경우에 관찰된다. 그러나, 이 상은 상유전상 (paraelectric phase)이고 강유전성 특성을 보이지 않는다. 강유전체를 갖는 Bi층 구조의 페롭스카이트 구조의 SBT에 상응하는 위치에서 어떠한 피크도 관찰되지 않는다. 그러므로, 강유전성 박막은 원하는대로 얻어지지 않는다. 한편, SBO 버퍼층이 삽입되는 경우에, 피크는 Bi층 구조의 페롭스카이트 구조의 SBT에 상응하는 위치에서 관찰되는데, 이것은 강유전성상이다. 그러므로, 강유전성 박막의 목표가 얻어질 수 있음은 물론이다.
상기 실험 결과로부터, SBO 버퍼층은 SBT의 강유전성상으로서 Bi층 구조의 페롭스카이트상의 형성을 향상시킨다는 것이 분명하다. 그러나, SBO 버퍼층과 SBT 박막의 두께비가 60nm/200nm (=0.3)이고, 상유전 재료로서 SBO의 비유전율 (약 15)이 SBT에 비해 작으므로, 강유전체를 나타내는 잔류분극은, 전극이 SBT에 형성된 경우에는 관찰되지 않았다.
이렇게 형성된 SBT 박막의 결정입자구조는 다음과 같이 기술될 수 있다. SBO 버퍼층 상의 SBT 박막에서, 약 0.1-0.2㎛의 입자크기를 갖는 원주형 입자 (결정상태)는 막표면 도처에 균일하게 형성되었다. 버퍼층을 갖지 않고 750℃ 이상의 온도에서 형성된 SBT 박막에 비해, 박막내에서 공극이 감소된 것이 확실하다.
예 2
제 2 예는 도 1 을 참조하여 여기에서 기술된다. SBO 버퍼층 (5)에 대한 코팅용액 농도는 예 1 의 0.13 몰/kg으로부터 0.02 몰/kg으로 바뀌었고, 결정화를 위한 어닐링은 700℃에서 실행되었다. 그 결과, 약 2nm 두께의 SBO 박막이 버퍼층 (5)으로서 얻어졌다.
도 4 는 SBT 박막이 예 1 에 기술된 것과 유사한 방식으로 SBO 버퍼층 (5)에 형성되는 경우의 X선 회절패턴을 도시한다.
도면에 도시된대로, 본 예의 SBO 버퍼층의 총 두께가 약 4nm 정도이더라도, Bi층 구조의 페롭스카이트 구조의 SBT 박막은 상기 제 1 예에서처럼 결정화된다. 그리하여, SBT 박막의 Bi층 구조의 페롭스카이트 상의 결정화가 향상된다는 것이 명백하다.
도 5 는 전극이 이렇게 얻어진 박막 표면에 형성되고 ±5 볼트의 사인파가 이 사이에 인가되는 경우에 얻어진 전형적인 P-E 히스테리시스 곡선을 도시한다. 아래 표 1 에 도시된대로, SBO 버퍼층과 SBT 박막의 두께비는 4nm/200nm (=0.02) 정도이다. 그러므로, 작은 비유전율을 갖는 SBO 버퍼층은 전기적 특성에 약간의 영향만을 미친다. 그리하여, 강유전성 특성을 보이는 히스테리시스는 명확하게 관찰될 수 있다. 측정결과로부터, 본 샘플의 잔류분극값은 4.2 μC/㎠로서 얻어진다.
SBT 박막의 결정입자구조는 예 1 의 경우와 달랐고, 여기서 SBO 버퍼층 두께는 약 60nm 이었다. 누설전류밀도는, 표 1 의 "Ref" 아래에 나와 있듯이, SBO 버퍼층이 없는 SBT 박막의 것에 비해 줄어 들었다는 것이 주목된다.
예 3
제 3 예는 도 1 을 참조하여 여기서 기술된다. 결정화를 위한 어닐링은 도 2 에서와 같은 700℃ 대신에 600℃에서 실행되었고, SBO 버퍼층 (5)에 대한 코팅용액농도는 0.02 몰/kg 이었다. 그 결과, 버퍼층 (5)으로서 얻어진 SBO 박막은 예 2 에서처럼, 약 2nm의 두께를 가졌다.
SBT 박막이 예 1 에서 기술된 것과 유사한 방식으로 SBO 버퍼층에 형성된 경우, Bi층 구조의 페롭스카이트 구조의 SBT 박막은 예 2 에서처럼 결정화되었다. 따라서, SBT 박막의 Bi층 구조의 페롭스카이트 상의 결정화는 향상되었다는 것이 명백하다.
도 6 및 7 은 본 예에서 형성된 SBO 버퍼층을 갖는 SBT 박막구조와, 그리고 종래방법에 의해 800℃에서 Pt 기판에 형성된 SBT 박막구조에서 깊이방향의 조성의 분석결과를 각각 도시한다.
도 6 에 도시된 본 예에 기초한 방법에 의해 형성된 구조에서, 기판의 Pt 표면과, 강유전체와 버퍼층으로 구성된 SBT 박막 사이의 경계표면은 가파르고, Pt로의 Bi의 실질적인 확산은 관찰되지 않는다. 한편, 도 7 에 도시된대로, 버퍼층이 없는 종래방법에서는, Pt층으로의 Bi의 확산이 관찰된다. 조성분석결과로부터, SBO 버퍼층은 분명한 층으로서 남아있지 않았다.
아래의 표 1 에 개시된대로, 샘플은 5 볼트에서 측정된 4.0μC/㎠의 잔류분극을 가졌다. 잔류분극값이, SBO 버퍼층의 결정화 어닐링이 700℃의 온도에서 실행된 경우에 비해 더 낮더라도, 본 예의 방법에 의해 형성된 SBT 박막은 강유전체를 보인다는 것이 분명하다. 게다가, SBT 박막의 결정입자구조는 예 1 의 것과 실질적으로 동일한데, 여기서 SBO 버퍼층의 두께는 60nm 이었다.
예 4
제 4 예는 도 8 을 참조하여 여기서 기술된다. 본 예에서, Bi층 구조의 강유전체 (6)는, 예 3 에서 기술된 것처럼, MOD 법에 의해 SBO 버퍼층 (5)을 형성한 후에, RF("radio frequency") 마그네트론 스퍼터링에 의해 기판에 형성된다.
타겟 (target)은 몰 비율로 "Sr/Bi/Ta = 1/2.5/2"의 구성을 갖는 세라믹으로 구성된다. 전형적인 스퍼터링 조건은, 500W의 RF 파워, 40 mTorr의 가스압, "Ar/O2=9/1"의 가스 조성비, 그리고 기판을 가열하지 않는 것이다. 이 조건하에서, 약 200nm 정도의 SBT 박막이 형성되었다. 막 증착 후, 포스트-어닐링은 650℃로 1시간 동안 산소 분위기에서 실행되었다.
스퍼터링에 의해 형성된 SBT 박막에서는, MOD 법에 의한 형성과는 달리, 전 박막은 동시에 결정화될 수 있다. 그러므로, 도 8 에 도시된대로, SBO 버퍼층 (5)은 하부전극 (4)으로서 기판에 형성된 Pt에 한번만 적용되고 소성될 수 있다. 그러므로, SBO 버퍼층 (5)의 총 두께는 약 2nm 이었다.
본 예에서 얻어진 박막은 5.1 μC/㎠의 잔류분극값을 가졌다. 그리하여, 강유전체는 SBO 버퍼층 없이 MOD에 의해 형성된 SBT 박막에 대한 표 1 의 "Ref" 아래에 기입된 0.5μC/㎠의 잔류분극값에 비해 분명히 향상된다.
예 5
제 5 예에서, "Bi4Ti3O12" (이하, "BIT"라 함)는 도 1 에 도시된 Bi를 포함하는 산화 버퍼층 (5)으로서 이용된다. BIT는 일종의 Bi층 구조의 강유전체이다.
Bi층 구조의 강유전성 박막은 각각 버퍼층 (5)과 Bi층 구조의 강유전체 (6)로서 BIT와 SBT를 이용하여 MOD에 의해 형성되었다.
먼저, BIT의 화학양론적 구성내에 혼합된 유기금속재료로서 Ti와 Bi는 적절한 유기용매에 의해 용해되어 BIT 용액을 형성하였다. Ti 및 Bi를 포함하는 유기금속재료로서, 예컨대, 알콕시드와 유기염이 이용될 수 있다. 용매로서, 예컨대, 1-메톡시-2-프로파놀, 유기산 및 크실렌이 이용될 수 있다.
본 예의 BIT 용액에서, 테트라이소프로폭시 티타늄과 비스무스 2-에틸헥사노에이트는 유기금속재료로 이용되었고, 2-에틸헥사논 산과 크실렌은 용매로서 이용되었다.
각 재료의 무게를 잰 후, 이 재료들은 120℃로 1시간 동안 건조한 질소 분위기에서 순환되었다. 그리하여, 0.013 몰/kg 농도의 코팅용액이 얻어졌다.
이 용액은 1500 rpm으로 회전하는 스핀 코터에 의해 도 1 의 기판의 하부전극 (4)으로 형성된 Pt 상에 버퍼층 (5)으로서 적용된 다음에 필요한 열처리를 하였다. 이 모든 열처리는 산소 분위기에서 실행되었다. 구체적으로, 250℃에서 10분 동안 용매 건조, 400℃에서 10분 동안 유기성분 분해 및 제거, 그리고나서 600℃에서 1시간 동안 결정화 어닐링이 연속적으로 실행되었다. 결과적인 BIT 버퍼층 (5)의 두께는 약 7nm 이었다.
SBT 박막은 예 1 에 기술된 것과 유사한 방식으로 형성되었다. 이 공정은 BIT 증착공정과 함께 두 번 반복되었다. 그 결과, BIT 버퍼층은 총 두께가 약 14nm 정도였고 층구조는 총 두께가 약 210nm 정도였다.
표 1 에 나열된대로, 커패시터는 4.5μC/㎠의 잔류분극값을 가졌다. 그러므로, BIT 버퍼층은, SBO 버퍼층과 마찬가지로, SBT의 Bi층 구조의 페롭스카이트 상의 결정화를 향상시키도록 기능한다는 것이 분명하다. BIT 버퍼층은 SBT에서처럼 결정체로 된 Bi층 구조의 페롭스카이트 구조를 가지므로, BIT의 결정구조는 SBT의 것과 유사하고 또한 SBT의 결정화를 향상시키는데 도움이 된다.
BIT 버퍼층의 경우에서, 비유전율 (120-140)은 SBO 버퍼층의 것보다 더 크다. 그러므로, 버퍼층의 두께가 두꺼워져도, 층구조의 강유전체는 특성이 저하되지 않는다. 더욱이, SBT 박막은 약 0.1-0.2 ㎛ 정도의 직경을 갖는 균일하고 미세한 원주형 입자로 구성된다.
예 6
제 6 예에서, BIT 버퍼층 (5)은, 예 5 에서 기술된 것처럼, 도 1 의 기판의 하부전극 (4)으로 형성된 Pt 상에 RF 마그네트론 스퍼터링에 의해 형성된다.
BIT 버퍼층에 대하여, 전형적인 스퍼터링 조건은, "Bi/Ti=1/1"의 스퍼터 타겟 조성비, 250W의 RF 파워, 40 mTorr의 가스압, "Ar/O2=9/1"의 가스 조성비, 그리고 기판을 가열하지 않는 것이다. 이 조건하에서, 스퍼터링 후 1시간 동안 600℃에서 결정화 어닐링을 실행하므로써, 5nm 두께의 BIT 버퍼층이 형성되었다.
Bi층 구조의 강유전성 박막은 MOD 법을 이용하여 도 1 의 BIT 버퍼층 (5)에 Bi층 구조의 강유전체 (6)를 증착하므로써 형성되었다. 형성조건은 예 1 에서와 동일하다.
이 경우, SBT 결정화를 위한 열처리와 함께 MOD법을 이용하여 Bi층 구조의 강유전성 박막을 형성하는 공정과 BIT 버퍼층을 형성하는 공정이 두 번 실행되었다. 측정된 BIT 버퍼층의 총 두께는 약 10nm이었고, 측정된 층구조의 총 두께는 약 210nm이었다.
표 1 에 도시된대로, 예 6 에서, 커패시터는 4.0 μC/㎠의 잔류분극값을 가졌다. 그러므로, 스퍼터링에 의해 형성된 BIT 버퍼층은, MOD에 의해 형성된 BIT 버퍼층과 유사하게, SBT 박막에서 Bi층 구조의 페롭스카이트 상의 결정화를 향상시키도록 기능함이 분명하다. SBT 박막의 결정입자구조는, 결정입자크기가 약간 더 작다는 점을 제외하고, MOD에 의해 형성된 BIT 버퍼층 상의 SBT 박막의 것과 유사하다.
예 7
제 7 예는 도 9 를 참조하여 기술된다. 도 9 에 도시된대로, 전도성 산화물 형성 금속층 (9)은, Bi층 구조의 강유전성 박막이 Bi를 포함하는 산화 버퍼층 (5) 표면에 형성될 기판의 최상층 표면에 형성된다. 본 예에서, Ru(루테늄)은 전도성 산화물 형성 금속 (9)으로 기능하였다. 루테늄 외에도, 이용될 수 있는 전도성 산화물 형성 금속 (9)은 Ir 등이 될 수 있다.
제 7 예에서, 기판의 최상층 표면을 Si 기판 (1)에 전기적으로 접속하기 위해 다음 단계가 실행되었다. 먼저, SiO2의 Si 산화층 (2)이 Si 기판 (1)에 형성되었다. 컨택트 홀이 Si 산화막 (2) 내에 형성된 후,확산층이 형성되었다. 컨택트 홀은 다결정 Si (7)로 충전되었다.
그리고나서, 다결정 Si (7)는 에치 백 (etch back) 기술에 의해 에칭되었다. 노출된 표면에, 하부전극 접착층 (3)으로서의 Ti, TiN 층 (8), 그리고 전도성 산화물 형성 금속 (9)으로서 형성된 Ru가 스퍼터링에 의해 각각 20nm, 50nm, 그리고 50nm 두께로 연속적으로 증착되었다.
본 예에서, 산소 분위기에서 열처리의 최고 온도는 650℃ 이었다. 그리하여, 표면으로부터 내부로의 산소확산은 전도성 산화물 형성 금속 (9)으로서의 Ru층 및 TiN 층 (8) 내에서 방지된다. 그러므로, 다결정 Si (7) 또는 TiN 층 (8) 표면은 산화되지 않는다. 결과적으로 Si 기판 (1)의 확산층을 기판의 최상층 표면에 형성된 Ru의 전도성 산화물 형성 금속 (9)에 전기적으로 접속하는 것이 가능하다.
Bi층 구조의 강유전성 박막 (6) 내부로의 Ru의 확산은, Bi층 구조의 강유전체 (6)가 Ru의 전도성 산화물 형성 금속 (9) 표면에 형성되는 경우에 종종 문제가 된다. 그러나, 이러한 확산은 SBO 버퍼층 (5)이 결정화되는 600℃의 온도에서 문제를 일으키지 않는다. 그 결과, SBO 버퍼층 (5)은 Ru의 전도성 산화물 형성금속 (9)에 대한 장벽층 (5)으로서 기능하고, 그리하여 Ru가 Bi층 구조의 강유전체 (6)로서 형성된 SBT로 확산하지 못하게 한다. 이에 따라, Bi층 구조의 강유전성 박막의 특성은 저하되지 않는다.
제 7 예에서의 구조는 3.8 μC/㎠의 잔류분극값을 가졌고, 이것은 예 3 에서 얻어진 것과 비슷하다.
예 8
제 8 예는 도 10 을 참조하여 기술된다. 도 10 에서, 금속 산화층 (10)은, Bi층 구조의 강유전성 박막이 Bi를 포함하는 산화 버퍼층 (5) 표면에 형성될 기판의 최상층 표면에 형성된다. 본 예에서, 산화 루테늄, "RuO2",은 전도성 산화물 (10)로 기능하였다. RuO2외에도, "IrO2" 등이 전도성 산화물 (10)로서 이용될 수 있다.
본 예에서는, 스퍼터링이 실행되어, 예 7 에서와 같이, 기판의 최상층 표면에 전도성 산화물 형성 금속 (9)으로서 Ru를 형성하였다. 그리고나서 반응 스퍼터링을 이용하여 다음 단계가 실행되어, 상기 표면에, 전도성 산화물 (10)로서, "RuO2"를 더욱 형성하였다.
본 예에서는, 예 7 에서와 같이, 산소의 확산은 TiN 층 (8)과 RuO2층 내에서 방지된다. 또한, SBO 버퍼층 (5)은 Ru에 대한 장벽층으로 기능하여 Ru가 Bi층 구조의 강유전체 (6)로서 형성된 SBT로 확산하지 못하게 한다. 이에 따라, Bi층 구조의 강유전성 박막의 특성은 저하되지 않는다.
본 예에서의 구조는 3.7 μC/㎠의 잔류분극값을 가졌고, 이것은 예 3 에서 얻어진 것과 비슷하다.
표 1 에서는, 예 1-8 의 실험측정값이 재료, 형성방법, 그리고 특성에 관하여 종래예 ("Ref")와 비교하여 나열된다.
표 1
예 1 2 3 4 5 6 7 8 Ref
기판 Pt/Ti Pt/Ti Pt/Ti Pt/Ti Pt/Ti Pt/Ti Ru RuO2 Pt/Ti
버퍼층 SBO SBO SBO SBO BIT BIT SBO SBO -
버퍼층형성방법 MOD MOD MOD MOD MOD SP MOD MOD -
버퍼층제조온도 (℃) 600/700 700 600 600 600 600 600 600 -
버퍼층두께 (nm) 60 4 4 2 14 10 4 4 -
Bi층 구조의강유전체 SBT SBT SBT SBT SBT SBT SBT SBT SBT
Bi층 구조의강유전체의형성방법 MOD MOD MOD SP MOD MOD MOD MOD MOD
잔류분극(μC/㎠)@5V 0 4.2 4.0 5.1 4.5 4.0 3.8 3.7 0.5
누설전류밀도(A/㎠)@5V - 1E-7 1E-7 4E-7 3E-7 2E-7 4E-7 4E-7 3E-7
향후 기술에서, SBO 또는 BIT 및 SBT는 각각 버퍼층 및 Bi층 구조의 강유전체로서 이용된다. 버퍼층으로서의 BiTaO4와, Bi층 구조의 강유전체로서의 SrBi2Nb2O9, SrBi2(Nb1Ta1)O9, (Sr0.9Pb0.1)Bi2Ta2O9, 또는 (Sr0.9Ba0.1)Bi2Ta2O9을 이용하여 유사한 효과를 얻을 수 있다는 것이 주목될 것이다.
버퍼층과 Bi층 구조의 강유전성층의 박막을 형성하는 방법으로서, MOD법과 스퍼터링 대신에, CVD 또는 레이저 애블레이션가 이용될 수 있다. 또한, 버퍼층의 결정화 온도가 상기 예에서 600℃ 또는 700℃이더라도, 버퍼층 적용 후 유기성분을 열적으로 분해하는 단계, 그 후에 Bi층 구조의 강유전성 박막을 형성하는 단계, 그리고 Bi층 구조의 강유전체가 결정화 열처리를 받는 경우에 버퍼층을 결정화하는 단계에 의해 유사한 효과가 얻어질 수 있다는 것이 확인되었다.
상기와 같이, 다음과 같은 효과가 본 발명에 따라 얻어질 수 있다.
제 1 효과로서, Bi층 구조의 강유전성 박막의 조성에서의 편차를 억제하고 특성에서의 저하를 방지하는 것이 가능하다.
구체적으로, Bi를 포함하는 산화박막에 의해 형성된 버퍼층은 기판 표면에 놓이고 Bi층 구조의 강유전체는 버퍼층 상면에 증착되고, 그리고나서 결정화된다. 이 구조에서, 상기 버퍼층에 포함된 Bi는, 결정화 중에 표면부분에 위치된 하부전극의 귀금속, 또는 접착층, 또는 하부에 열적으로 산화된 Si가 Bi와 반응하여 생기는 Bi층 구조의 강유전성 박막 내에서 Bi의 결핍을 보상하는 공급원으로서 기능한다. 그리하여, Bi층 구조의 강유전체의 결정화는, 조성에서의 편차가 억제되는 동안에 촉진된다. 더욱이, 버퍼층은 700℃ 이하의 온도에서 결정화된다. 그러므로, Pt층이 Bi를 포함하는 버퍼층과 직접 접촉되는 경우에, Pt와 Bi의 반응은, 상기 온도가 Bi-Pt 화합물이 형성되는 약 730℃보다 더 작기 때문에 억제될 수 있다.
제 2 효과로서, Bi층 구조의 강유전성 박막의 결정화는 더 낮은 온도에서 진행하고, 이것은 제 1 효과를 야기시킨다.
구체적으로, Bi층 구조의 강유전성 박막으로 이용되는 Bi층 구조의 강유전체와 버퍼층은 조성과 구조에 있어서 서로 유사하다. 그러므로, 버퍼층은 Bi층 구조의 강유전체의 결정화를 위한 핵형성 위치로 작용한다. 이것은 저온에서 Bi층 구조의 강유전성 박막의 결정화를 향상시키고 미세한 입자구조를 형성하는데 효과적이다.
제 3 효과로서, 커패시터에서 요구되는 전기적 특성의 저하를 최소화하거나 방지하는 것이 가능하다. 그 이유는, 버퍼층이 Bi층 구조의 강유전성 박막두께의 5% 이하의 두께를 갖고 커패시터에서 이용될 수 있기 때문이다. 게다가, 버퍼층의 구성요소는 Bi층 구조의 강유전체의 구성요소와 부분적으로 유사하다. 그러므로, Bi층 구조의 강유전성 박막의 형성 중에, 버퍼층은 결정화되어 버퍼층이 그 역할을 완료한 후에 Bi층 구조의 강유전성 박막으로 될 수 있다.
제 4 효과로서, 다결정 Si를 산화시키므로써 야기되는 전기적 접속의 불량을 방지하는 것이 가능하다. 증착온도가 650℃ 이하인 경우에, 전도성 산화물 형성 금속 또는 전도성 산화물과 "TiN"의 화합물은 다결정 Si에 증착될 수 있고 산소확산에 대한 장벽층으로 기능한다.
본 발명의 방법은 단독으로 또는 수소 열화(hydrogen degradation)의 해로운 효과를 방지하거나 역전시킬 목적의 다른 방법, 디바이스 및 조성과 조합하여 이용될 수 있다. 본 발명의 방법은 수소열화가 어떻게 야기되는지는 상관하지 않고 그것을 방지하는데 유용하다. 환원 및 다른 해로운 조건은 집적회로제조 중에 여러 상황에서 일어날 수 있다. 일상적인 웨이퍼 취급 조차도 전자적 특성의 저하를 가져올 수 있다.
수소에 노출해도 여전히 좋은 전기적 특성을 갖는 강유전성 디바이스로 되는 강유전성 집적회로를 제조하는 방법이 기술되어 있다. 도면에 도시되어 있고 본 명세서에 기술된 특정 실시예는 예를 들기 위함이지, 다음의 청구범위에서 기술될 본 발명을 제한하려고 함이 아님은 물론이다. 게다가, 당업자는 본 발명의 사상에서 벗어나지 않고, 기술된 특정 실시예를 여러 가지 달리 변형하여 이용할 수 있다는 것이 명백하다. 또한 인용된 단계는 어떤 경우에는 다른 순서로 실행될수 있고, 또는 등가의 구조와 공정은 기술된 다양한 구조와 공정을 대체할 수 있다는 것이 명백하다. 결과적으로, 본 발명은 모든 새로운 특징과 기술된 제조공정 및 전자구조에 나타나 있는 특징들의 새로운 조합을 받아 들이는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (14)

  1. 기판을 제공하는 단계;
    상기 기판에 Bi(비스무스)를 포함하는 산화박막의 버퍼층을 형성하는 단계; 그리고
    그 후에 화학식이 (Bi2O2)2+(AmBnOl)2-으로 표현되는 Bi층 구조의 강유전체의 박막을 상기 버퍼층에 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 Bi층 구조의 강유전성 박막을 형성하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 버퍼층을 형성하고 그 후에 Bi층 구조의 강유전체의 박막을 상기 버퍼층에 형성하는 상기 단계들은 1회 이상 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 버퍼층은 상기 Bi층 구조의 강유전성 박막과 상기 버퍼층을 포함하는 층구조의 총 두께의 약 5% 이하의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 버퍼층의 제조온도는 상기 Bi층 구조의 강유전성 박막의 제조온도보다 더 낮은 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 Bi층 구조의 강유전성 박막의 제조온도는 약 650℃ 이하인 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 Bi층 구조의 강유전체는 상기 화학식이 (Bi2O2)2+(AmBnOl)2-으로 표현되는 구성요소 A 및 B를 포함하고; 그리고
    상기 버퍼층은 "AxBiyOz" 또는 "BxBiyOz"으로 구성되는 그룹으로부터 선택된 화학식으로 표현되고 상기 버퍼층은 상기 Bi층 구조의 강유전체의 상기 구성요소만을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 Bi층 구조의 강유전체의 박막은 상기 화학식 (Bi2O2)2+(AmBnOl)2-으로 표현되는 구성요소 A 및 B를 포함하고;
    상기 구성요소 A는 Sr(스트론튬) 및 Ba(바륨)의 조합과 Sr 및 Pb(납)의 조합으로 구성되는 그룹으로부터 선택되고;
    상기 구성요소 B는 Ta(탄탈륨) 및 Nb(니오븀)으로 구성되는 그룹으로부터 하나 이상 선택되고; 그리고
    상기 산화박막의 버퍼층은 상기 구성요소 A 및 B 모두를 포함하는 Bi층 구조의 강유전체로 이루워지는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 기판을 제공하는 단계;
    상기 기판에 Bi(비스무스)를 포함하는 산화박막의 버퍼층을 형성하는 단계;
    Bi층 구조의 강유전체를 형성하기 위한 용액의 코팅을 상기 버퍼층에 적용하는 단계; 그리고
    상기 코팅을 어닐링하여 화학식 (Bi2O2)2+(AmBnOl)2-으로 표현되는 상기 Bi층 구조의 강유전체를 포함하는 상기 Bi층 구조의 강유전성 박막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 Bi층 구조의 강유전성 박막을 형성하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 버퍼층은 상기 Bi층 구조의 강유전성 박막과 상기 버퍼층을 포함하는 층구조의 총 두께의 약 5% 이하의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 버퍼층의 제조온도는 상기 Bi층 구조의 강유전성 박막의 제조온도보다 더 낮은 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 8 항에 있어서, 상기 Bi층 구조의 강유전성 박막의 제조온도는 약 650℃ 이하인 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 Bi층 구조의 강유전체는 상기 화학식 (Bi2O2)2+(AmBnOl)2-으로 표현되는 구성요소 A 및 B를 포함하고; 그리고
    상기 버퍼층은 "AxBiyOz" 또는 "BxBiyOz"으로 구성되는 그룹으로부터 선택된 화학식으로 표현되고, 상기 버퍼층은 상기 Bi층 구조의 강유전체의 상기 구성요소만을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 Bi층 구조의 강유전체의 박막은 상기 화학식 (Bi2O2)2+(AmBnOl)2-으로 표현되는 구성요소 A 및 B를 포함하고;
    상기 구성요소 A는 Sr(스트론튬) 및 Ba(바륨)의 조합과 Sr 및 Pb(납)의 조합으로 구성되는 그룹으로부터 선택되고;
    상기 구성요소 B는 Ta(탄탈륨) 및 Nb(니오븀)으로 구성되는 그룹으로부터 하나 이상 선택되고; 그리고
    상기 산화박막의 버퍼층은 상기 구성요소 A 및 B 모두를 포함하는 Bi층 구조의 강유전체로 이루워지는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 8 항에 있어서, 버퍼층을 형성하고, 상기 버퍼층에 코팅을 적용하고, 그리고 상기 코팅을 어닐링하는 상기 단계들은 반복되는 것을 특징으로 하는 방법.
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