| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2005년 봄 (05/26 ~ 05/27, 무주리조트) |
| 권호 | 11권 1호 |
| 발표분야 | 반도체재료 |
| 제목 | 평판형 유도결합 BCl3/CF4 플라즈마를 이용한 GaAs/AlGaAs 선택적 건식 식각 |
| 초록 | 이번 연구에서는 반도체 소자 제조 시 널리 이용되는 높은 선택적 식각비를 가지는 GaAs/AlGaAs 구조 반도체의 식각에 관한 것이다. 공정변수로써는 ICP 소스파워, RF 척파워 그리고 특히 BCl3/CF4 가스 혼합비의 변화를 주었으며, 광방출분석기(Optical Emission Spectroscope)를 이용하여 실시간 플라즈마의 안정도를 확인하였다. 공정이 끝난 GaAs와 AlGaAs의 샘플은 표면 두께 측정기 (Surface Profilometry), 원자력간 현미경 (Atomic Force Microscope), 전자주사 현미경(FE-SEM)을 사용하여 식각률과 표면분석을 하였다. BCl3 플라즈마만을 사용한 경우(20BCl3, 20W RF chuck power, 300W ICP source power, 7.5 mTorr)는 GaAs:AlGaAs의 선택비가 0.5로써 비선택적인 특성을 나타내었다. 이 조건에서의 GaAs의 식각률은 ~2200Å/min 이었으며 AlGaAs의 식각률은 〜4500Å/min 이었다. 식각후의 표면분석결과, RMS roughness은 ＜ 2 nm 로 우수한 결과를 보여주었다. 또, 순수한 BCl3 플라즈마만을 사용한 경우의 식각률보다 CF4가스가 혼합된 BCl3/CF4 플라즈마를 사용한 경우의 GaAs의 식각률 및 선택비가 두드러지게 증가하였다. 특히 18BCl3/2CF4 에서는 플라즈마 내 상대적으로 반응성 flourine 이온의 양의 부족으로 인하여 전형적인 chlorine 지배적 식각이 일어나 비선택적 식각 특성을 나타내었다. 그리고 CF4 가스혼합량이 10%이상을 사용한 식각에서 선택적 식각을 나타내었다. 이 결과는 AlGaAs의 식각 시 발생한 다소 휘발성이 낮은 식각 부산물인 AlF3 (1276 ℃) 등의 부동태층이 식각을 억제시키는 메카니즘으로 작용한 것이다. 15% CF4(17BCl3/3CF4), 20W RF chuck power, 300W ICP source power, 7.5 mTorr의 공정조건에서 GaAs:AlGaAs의 선택비는 16:1로써 최대 식각 선택비를 나타내었다. 하지만 식각후의 표면은 다소 거칠었다. 이러한 표면거칠기는 chlorine 가스에 대한 flourine 가스의 최대 포화용해도가 넘는 조건에 특히 나타나는 결과로써 CF4 나 SF6 가 혼합된 가스의 식각시 CxF2x나 SxF2x와 같은 불포화 종이 형성돼 중합반응이 일어날 수 있는 조건에 기인한 것으로 결과적으로 플라즈마 내의 F원자를 없애는 역할을 하게 되어 선택적 식각과는 다른 메카니즘을 따르게 되는 것으로 사료된다. |
| 저자 | 유승열1, 장수욱1, 박민영1, 이장희1, 노호섭1, 임완태1, 이제원1, 조관식1, 전민현1, 송한정1, 백인규2, 권민철2 |
| 소속 | 1인제대, 2(주)유니벡 |
| 키워드 | Selective etching; PICP; selectivity; etch rate; AlGaAs |
