Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD (대한전자공학회논문지SD)

The Institute of Electronics and Information Engineers (대한전자공학회)
권호 표지

Dry Etching of Pt/RuO$_{2}$ for Pb(Zr,Ti)O$_{3}$ by High Density Plasma

고밀도 플라즈마를 이용한 PZT용 Pt/RuO$_{2}$ 이중박막의 식각

  • 이종근 (인하대학교 전자재료공학과) ;
  • 박세근 (인하대학교 전자재료공학과)
  • Published : 2000.03.01
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

Inductively coupled plasma (ICP) excited by a spiral planar antenna is used to etch elctrodes for PZT capacitors. Pt/RuO$_{2}$ bilayers are tested as bottom electrodes for PZT capacitors in order to utilize better leakage characteristics of Pt and easy etch characteristics of RuO$_{2}$ at the same time. The etch rates and selectivities to SiO$_{2}$ hard mask have been measured for each of Pt and RuO$_{2}$ in terms of various plasma conditions. As Cl$_{2}$ ratio increases in $O_{2}$/Cl$_{2}$ mixture, the etch rate of Pt increases while that of RuO$_{2}$ reaches the highest near 10 ％ of Cl$_{2}$. Optimum gas mixture ratio has been determined for etching Pt and RuO$_{2}$ bilayers sequentially, and sub-half micron patterning is demonstrated.

나선형태의 평면 안테나를 갖는 유도결합형 플라즈마를 이용하여 PZT용 Pt/RuO/sub 2/ 전극을 건식식각하였다. 누설전류 억제특성이 우수한 Pt와 건식식각이 용이한 RuO/sub 2/ 박막의 장점을 동시에 이용하기 위하여 PZT의 하부전극으로 Pt/RuO/sub 2/의 2중층을 시도하였다. 우선 Pt와 RuO/sub 2/ 박막 각각에 대하여 플라즈마의 여러 조건에 따라 식각율과 선택비를 조사하였다. 조사된 공정기체는 O/sub 2/ 와 Cl/sub 2/ 의 혼합기체이며, 패터닝을 위해 사용한 마스크재료는 SiO/sub 2/ 산화막이었다. Cl/sub 2/ 의 함량이 증가함에 따라 Pt의 식각율은 점점 증가하지만, RuO/sub 2/의 경우에는 Cl/sub 2/의 함량이 처음 10% 정도가지 증가할 때에는 RuO/sub 2/의 식각율이 급격히 증가하지만 더 이상의 Cl/sub 2/ 함량에서는 식각율이 점차 감소하였다. Pt/RuO/sub 2/의 2중층을 동시에 식각하기 위한 최적의 기체혼합비를 구하였으며, 0.5 마이크론급의 미세패터닝을 시도하였다.

Keywords

References

  1. K. Nishikawa, Y. Kusurru, T. Oornon and K. Namba, 'Platinum etching and plasma characteristics in RF magnetron and Electron Cyclotron Resonance plasma,' Jpn. J. Appl. Phys, vol 32, pp 6102-6108 (1993) https://doi.org/10.1143/JJAP.32.6102
  2. 이희솝, 이종근, 박세근, 정양희, '고밀도 플라즈마에서 규소산화막을 마스크로 이용한 백금박막의 패터닝,' 대한전자공학회논문집, 34권 D편 3호, pp 87-92 (1997)
  3. P. D. Hrenm S. Rou, M. S. Ameen and A. I. Kingon, 'Bottom electrodes for integrated Pb(Zr,Ti)O3 film,' Integrated Ferroelectronics, vol. 2, pp 311-325 (1992) https://doi.org/10.1080/10584589208215751
  4. H. N Shareef et al., 'Bottom electrode for ferroelectric thin film,' Proc, 4th Int. Symp. on Integrated Ferroelectrics, pp 181-196 (1992)
  5. D. P. Vijay and S. B. Desu, 'Electrode for PZT Ferroelectric thin films,' J. Electrochem Soc., vol. 140, pp 2640-2645 (1993) https://doi.org/10.1149/1.2220877
  6. W. Pan and S. B. Desu, 'Reactive Ion etching of $HuO_2$ thin films using the gas mixture $O_2/CF_3CFH_2$' J. Vac. Sci. Technol. vol. B-12, pp 3208-3213 (1994) https://doi.org/10.1116/1.587501
  7. 이종근, 정형섭, 박세근, 전면석, 최덕균, 'ICP etching of $RuO_2$ thin films,' 제4회 한국반도체 학술대회 논문집, pp 311-312 (1997)
  8. K. Tokshiki, 'Effect of $Cl_2$ addition to O2 plasma on $RuO_2$ etching,' Proc, Dry Process Symp., pp 73-78 (1994)