Abstract
Y$_2$O$_3$ thin films have been proposed as a buffering insulator of metal/ferroelectric/insulator/semiconductor field effect transistor(MFISFET)-type ferroelectric random access memory (FRAM). In this study, $Y_2$O$_3$ thin films were etched with inductively coupled plasma(ICP). The etch rates of $Y_2$O$_3$ and YMnO$_3$, and the selectivity of $Y_2$O$_3$ to YMnO$_3$ were investigated by varying Cl$_2$/(Cl$_2$＋Ar) gas mixing ratio. The maximum etch rate of $Y_2$O$_3$, and the selectivity of $Y_2$O$_3$ to YMnO$_3$ were 302$\AA$/min, and 2.4 at Cl$_2$/(Cl$_2$＋Ar) gas mixing ratio of 0.2 respectively. Optical emission spectroscopy(OES) was used to understand the effects of gas combination on the etch rate of $Y_2$O$_3$ thin film. The surface reaction of the etched $Y_2$O$_3$ thin films was investigated by x-ray photoelectron spectroscopy (XPS). XPS analysis confirmed that there was chemical reaction between Y and Cl. This result was confirmed by secondary ion mass spectroscopy(SIMS) analysis.
Y₂O₃ 박막은 MFISFET형 FRAM의 절연층으로써 응용이 기대되고 있다. 본 논문에서는 ICP에서 Cl₂/Ar 플라즈마를 이용하여 Y₂O₃ 박막을 식각하였다. Y₂O₃박막의 식각율과 YMnO₃ 에 대한 Y₂O₃ 박막의 선택비를 Cl₂/(Cl₂＋Ar) 가스혼합비에 따라 조사하였다. Cl₂/(Cl₂＋Ar) 가스 혼합비가 0.2일 때 Y₂O₃ 박막의 식각 속도는 302Å/min 으로 최대였으며, 그때 YMnO₃ 에 대한 Y₂O₃ 박막의 선택비는 2.4 이었다. Cl₂가스의 첨가량에 따라 Y₂O₃박막의 식각 속도에 어떠한 영향이 있는지 조사하기 위해 OES를 이용하였고, 식각 후 표면 반응을 알아보기 위하여 XPS 분석을 수행하였다. XPS 분석 결과 Y과 Cl과의 화학 반응이 있음을 확인하였고 그러한 분석결과는 SIMS 분석으로 확인되었다.
