| 초록 |
GaAs는 MOSFET이나 HBT, HEMT소자와 LED 같은 발광소자 분야에서 널리 각광 받고 있는 물질로서 이에 대해 간편하고 안전한 식각공정의 개발은 중요하다. 본 논문에서는 기계적 펌프만을 사용한 축전 결합형 BCl3/N2 플라즈마로 GaAs의 건식 식각을 진행한 후 그 결과에 대하여 연구 분석 하였다. 이때 사용한 식각 공정 변수는 BCl3/N2 플라즈마에서의 %BCl3 (0-100%), RF 척파워 (10-200W), 공정 압력 (100-300 mTorr)이었다. 식각이 끝난 후 주요 특성 평가로는 식각율, 식각 표면 거칠기, 식각률 선택비, 식각벽 (sidewall)의 수직 특성 등이었다. 각각의 특성 평가를 위해 표면단차 측정기와 FE-SEM을 사용하였다. 또한 BCl3/N2의 플라즈마 가스를 광학 발광 분석기 (Optical Emission Spectroscopy, OES)를 이용하여 실시간으로 분석하였다. 이 실험 결과에서 중요한 것은 첫째, BCl3/N2 플라즈마 식각에서 N2의 첨가는 GaAs의 식각율을 급격히 증가시켰다. 즉, 비 반응성의 N2를 BCl3/N2 플라즈마 식각률 향상을 위한 촉매로 사용할 수 있었다는 것이다. 그러나 BCl3/N2의 비율 중에서 N2의 비율이 20% 이내인 경우에만 식각 표면 거칠기가 3 ㎚ 이내의 평평한 식각 표면을 제공하였다. N2의 양이 이 범위를 초과하면 GaAs의 식각률은 높지만 표면이 상당히 거칠어졌다. 둘째, RF 파워의 증가는 식각률을 증가시켰다. 그러나 압력의 증가는 식각률을 급격히 떨어뜨려 300 mTorr 공정 압력에서는 GaAs가 12BCl3/8N2와 150W의 RF 파워 조건에서도 거의 식각되지 않았다. 이번 연구를 통하여 우리는 비교적 간단한 축전 결합형 플라즈마로도 N2의 촉매 현상을 이용하여 GaAs를 0.3 ㎛/min 이상의 속도로 식각하였다. 또 거의 수직에 가까운 식각면과 상당히 매끄러운 식각 표면을 유지하며 식각할 수 있는 우수한 조건을 개발하였다는 결론을 얻을 수 있었다. 이 결과는 GaAs 기반의 다양한 화합물 반도체 소자 개발에 널리 응용될 수 있다. |
