The Study on the Etching Characteristics of (Ba, Sr)TiO$_3$ Film by Inductively Coupled Plasma

유도결합 플라즈마에 의한(Ba, Sr)TiO$_3$ 박막의 식각 특성 연구

In this study, (Ba, Sr)$TiO_3$ thin films were etched with $Cl_2$/Ar gas mixing ratio in an inductively coupled plasma (ICP) by varying the etching parameter such as rf power, dc bias voltage, and chamber pressure. The etch rate was 56 nm/min under $Cl_2$/($Cl_2$+Ar) gas mixing ratio of 0.2, rf power of 600 W, dc bias voltage of 250 V, and chamber pressure of 5 mTorr. At this time, the selectivity of BST to Pt, $SiO_2$ was respectively 0.52, 0.43. The surface reaction of the etched (Ba, Sr)$TiO_3$ thin films was investigated with X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). Ba is removed by chemical reaction between Sr and Cl to remove Sr. Ti is removed by chemical reaction such as $TiCl_4$ with ease. The results of secondary ion mass spectrometer (SIMS) analysis compared with the results of XPS analysis and the results were the same.

본 연구에서, (Ba,Sr)TiO\sub 3\ 박막이 rf 전력, dc 바이어스 전압 및 반응로 압력과 같은 식각 공정 변수를 변화하여 ICP에서 Cl\sub 2\Ar 가스 혼합비에 따라 식각되었다. 0.2의 Cl\sub 2\/(Cl\sub 2\+Ar) 가스 혼합비, 600 W의 rf 전력,250 V의 dc 바이어스 전압 및 5 mTorr의 반응로 압력의 공정 조건하에서 식각율은 56nm/min이었다. 이때 Pt, SiO\sub 2\ 막에 대한 BST 박막의 식각 선택비는 각각 0.52, 0.43이었다. 식각된 BST 박막의 표면반응은 XPS로 분석하였다. Ba는 BaCl\sub 2\ 와 같은 화학적인 반응과 물리적인 스퍼터링에 의해 제거되었다. Sr의 제거는 Sr과 Cl의 화확적인 반응보다 Ar 이온 충격이 더 효과적이었다. Ti는 TiCl\sub 4\ 와 같은 화학반응에 의해 용이하게 제거되었다. XPS 분석 결과를 비교하기 위하여 SIMS의 분석을 수행하여 비교한 결과 동일한 결론을 도출하였다.