【摘 要】
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采用磁增强反应离子刻蚀(MERIE)技术，在射频功率为80 W、总气体流量速率为50 sccm 和本底真空度优于0.1 Pa等工艺参数保持不变的情况下，通过改变CF/Ar/O气体的混合比率对 BaSrTiO(BST)薄膜进行刻蚀。由于某些反应产物(如 BaF和SrF)的挥发性低，BST薄膜在CF/Ar/O等离子体中的刻蚀特征是以Ar和CF的物理溅射占主导地位，而活性氟基粒子的化学刻蚀和其他离子辅助
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采用磁增强反应离子刻蚀(MERIE)技术，在射频功率为80 W、总气体流量速率为50 sccm 和本底真空度优于0.1 Pa等工艺参数保持不变的情况下，通过改变CF<,4>/Ar/O<,2>气体的混合比率对 Ba<,0.65>Sr<,0.35>TiO<,3>(BST)薄膜进行刻蚀。由于某些反应产物(如 BaF<,x>和SrF<,y>)的挥发性低，BST薄膜在CF<,4>/Ar/O<,2>等离子体中的刻蚀特征是以Ar<+>和CF<,3><+>的物理溅射占主导地位，而活性氟基粒子的化学刻蚀和其他离子辅助的化学反应则位居其次。
掠角 X 射线衍射(GAXRD)的分析表明，刻蚀后的BST表面上附着有一无定形态的钝化层，而亚表面及其内部仍然由 BST 晶粒所填充。X 射线衍射(XRD)的分析表明，和刻蚀前相比，刻蚀后的 BST (100)、(110)、(200)和(211)等衍射峰的强度减弱而半高峰宽(FWHM)展宽。和刻蚀前相比，刻蚀后位于236 cm<-1> [A<,1>(TO<,1>]、290 cm<-1> [B<,1>，E(TO+LO)]、519 cm<-1>[A<,1>(TO<,2>)，E(TO)]和734 cm<-1>[A<,1>(LO)，E(LO)]处的拉曼峰分别发生了7、6、4和4 cm<-1>的拉曼红移，且各个拉曼峰的FWHM均变窄，相应声子的寿命得以延长。
X 射线光电子能谱(XPS)的分析表明，和刻蚀前相比，刻蚀后的 Ba 3d<,5/2>、Ba3d<,3/2>、Sr 3d<,5/2>、Sr 3d<,3/2>、Ti 2p<,3/2>、Ti 2p<,1/2>和O 1s光电子峰往高结合能端分别发生了1.31、1.30、0.60、0.79、0.09、0.46和0.50 ev的化学位移。刻蚀前和刻蚀后以及刻蚀后再退火的 BST 表面所拟合的化学式分别为 Ba<,0.65>Sr<,0.35>Ti<,0.97>O<,2.86>、Ba<,0.70>Sr<,0.30>Ti<,0.24>O<,1.39>和 Ba<,0.68>Sr<,0.32>Ti<,0.95>O<,2.74>；根据电中性原理可求得相应 Ti的平均化合价分别为+3.84、+3.25和+3.66。
在测试频率为100 kHz时，刻蚀前和刻蚀后以及刻蚀后再退火的BST薄膜的介电常数和介电损耗分别为 419、316、371、0.018、0.039和0.031。在外加偏压V<,Bias>为25V 时，上述情形下的 BST 薄膜的介电可调率、优值、剩余极化(2Pr)和矫顽电压(2Vc)分别为 18.38％、11.27％、17.25％、10.21、2.89、5.65、3.62 μC/cm<2>、1.35 μC/cm<2>、1.98μC/cm<2>、5.15 V、1.34 V和2.15 V。
当V<,Bias>=10 V 时，刻蚀后的 BST 薄膜的漏电流密度(J<,2>=4.53×10<-5> A/cm<2>)比刻蚀前的约大两个数量级(J<,1>=4.69×10<-7> A/cm<2>)，而刻蚀后再退火的 BST 薄膜的漏电流密度(J<,3>=6.58×10<-6> A/cm<2>)有所减小，但仍然比刻蚀前的大。在不同的外加偏压下，刻蚀前和刻蚀后以及刻蚀后再退火的 Pt/BST/Pt/Ti/SiO<,2>/Si电容器内部起主导作用的导电机制不同。当 0<1.53 V 时，J-V 曲线符合欧姆导电机制。当 4.59 V<10.2 V 时，logJ-logV 曲线符合空间电荷限制电流(SCLC)模型。当 10.71 V<25 V或-25V<-10.71 V 时，刻蚀前和刻蚀后以及刻蚀后再退火的BST电容器的漏电流密度主要受BST/Pt或Pt/BST界面处肖特基势垒高度的限制，lnJ-V<1/2>或lnJ-｜V｜<1/2>曲线符合肖特基发射模型。
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