| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2012년 봄 (05/17 ~ 05/18, 무주덕유산리조트) |
| 권호 | 18권 1호 |
| 발표분야 | A. 전자/반도체 재료(Electronic and Semiconductor Materials) |
| 제목 | 유도결합플라즈마에서 CO/NH3가스를 이용한 Magnetic Tunneling Junction(MTJ) layer 식각 |
| 초록 | STT-MRAM은 저전력 고속동작이 가능한 비휘발성 메모리 소자로써, 차세대의 메모리소자로 대체될 수 있다. STT-MRAM에서는 Magnetic Tunneling Junction (MTJ)물질로 CoFeB/MgO/CoFeB 등과 같은 강자성체 물질이 사용된다. MRAM 공정에서, 강자성체 물질간의 휘발도가 높은 화합물 형성이 어렵기 때문에 건식식각공정이 중요한 해결과제로 떠오르고 있다. 기존의 Reactive Ion Etching(RIE) system에서 Cl2/Ar가스 조합을 이용하여 자성박막층들을 5nm/s 이상의 식각률을 얻어낸 것으로 알려져 있다. 그러나, 이러한 식각 공정과정을 거치게 되면 residual chlorine에 의한 낮은 휘발도를 갖는 식각 부산물들이 소자 측면에 남게 되고, 이 residual chlorine이 부식현상을 일으켜 소자 동작 시 문제점을 발생시키게 된다. 결과적으로 휘발도가 높은 각 부산물 형성과 식각 후 부식현상을 최소한으로 하기 위해 식각 시 휘발성이 있는 metal-organic가스를 형성할 수 있어야 한다. Nakatani 연구팀은 Capacitively Coupled Plasma (CCP) 식각장치에서 부식현상이 나타나지 않는 CO/NH3식각 가스를 이용하여 NiFe과 NiFeCo식각을 진행하였다. 이를 통해 CO/NH3가스 조합이 Magnetic Tunneling Junction (MTJ)에 사용되는 물질인 CoFeB/MgO/CoFeB 식각 시 volatile metal-organic 가스형성이 가능할 것으로 사료된다. 그러므로 이번 연구에서는 Magnetic Tunneling Junction (MTJ)에 사용되는 물질인 CoFeB/MgO/CoFeB와 같은 물질들을 Inductively Coupled Plasma (ICP)장치에서 CO/NH3가스조합을 이용하여 식각하였고, 식각 특성들을 확인하였다. CO/NH3가스와 Chlorine가스를 각각 이용한 경우 식각 특성에 대한 어떠한 차이가 있는지 알아보기 위해 step profilometer을 이용하여 CoFeB, MgO, Ti물질의 식각률을 측정하였고 그 식각률을 통해 하드 마스크인 Ti와의 식각 선택비를 계산하였다. 또한 Field Emission Scanning Electron Microscope(FE-SEM)과 X-ray Photoelectron Spectroscopy(XPS)을 이용하여 식각 후 surface image분석과 depth profile분석을 각각 진행하였다. |
| 저자 | 김성희, 전민환, 염근영 |
| 소속 | 성균관대 |
| 키워드 | STT-MRAM; Magnetic Tunneling Junction (MTJ) layer etching; Inductively Coupled Plasma(ICP) etching system; CO/NH3가스 조합 |
