Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference (한국전기전자재료학회:학술대회논문집)

The Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers (한국전기전자재료학회)
권호 표지

Study of Selective Etching of GaAs-based Semiconductors using High Density Planar Inductively Coupled $BCl_3/CF_4$ Plasmas

고밀도 평판형 유도결합 $BCl_3/CF_4$ 플라즈마에 의한 GaAs 계열반도체의 선택적 식각에 관한 연구

  • Choi, Chung-Ki (School of Nano Eng./Center for Nanoapplications Technology, INJE Univ.) ;
  • Park, Min-Young (School of Nano Eng./Center for Nanoapplications Technology, INJE Univ.) ;
  • Jang, Soo-Ouk (School of Nano Eng./Center for Nanoapplications Technology, INJE Univ.) ;
  • Yoo, Seung-Ryul (School of Nano Eng./Center for Nanoapplications Technology, INJE Univ.) ;
  • Lee, Je-Won (School of Nano Eng./Center for Nanoapplications Technology, INJE Univ.) ;
  • Song, Han-Jung (School of Nano Eng./Center for Nanoapplications Technology, INJE Univ.) ;
  • Jeon, Min-Hyon (School of Nano Eng./Center for Nanoapplications Technology, INJE Univ.)
  • 최충기 (인제대학교 나노공학부/나노기술응용연구센터) ;
  • 박민영 (인제대학교 나노공학부/나노기술응용연구센터) ;
  • 장수욱 (인제대학교 나노공학부/나노기술응용연구센터) ;
  • 유승열 (인제대학교 나노공학부/나노기술응용연구센터) ;
  • 이제원 (인제대학교 나노공학부/나노기술응용연구센터) ;
  • 송한정 (인제대학교 나노공학부/나노기술응용연구센터) ;
  • 전민현 (인제대학교 나노공학부/나노기술응용연구센터)
  • Published : 2005.07.07
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Abstract

이번 연구는 $BCl_3/CF_4$ 플라즈마를 사용하여 반도체소자 제조 시 널리 이용되는 GaAs 계열반도체 중 대표적인 재료인 GaAs/AlGaAs 및 GaAs/InGaP 구조를 선택적으로 건식 식각한 후 분석한 것이다. 공정변수로는 ICP 소스파워를 0-500W, RIE 파워를 0-50W 그리고 $BCl_3/CF_4$ 가스 혼합비를 중점적으로 변화시켰다. $BCl_3$ 플라즈마만을 사용한 경우 (20$BCl_3$, 20W RIE power, 300W ICP source power, 7.5mTorr) 는 GaAs:AlGaAs의 선택비가 0.5:1 이었으며 이때 GaAs의 식각률은 ~2200${\AA}/min$ 이었으며 AlGaAs의 식각률은 ~4500${\AA}/min$ 이었다. 식각 후 표면의 RMS roughness은 < 2nm로 깨끗한 결과를 보여주었다. 15% $CF_4$ 가스가 혼합된 $17BCl_3/3CF_4$, 20W RIE power, 300W ICP source power, 7.5mTorr의 조건에서 3분 동안 공정한 결과 순수한 $BCl_3$ 플라즈마만을 사용한 경우보다 표면은 다소 거칠었지만 (RMS roughness: ~8.4) GaAs의 식각률 (~980nm/min)과 AlGaAs와 InGaP에 대한 GaAs의 선택도 (GaAs:AlGaAs=16:1, GaAs:InGaP=38:1)는 크게 증가하였다. 그리고 AlGaAs 및 InGaP의 경우 식각 시 나타난 휘발성이 낮은 식각 부산물 ($AlF_3:1300^{\circ}C$, $InF_3:1200^{\circ}C$)로 인하여 50nm/min 이하의 낮은 식각률을 보였고, 62.5%의 $CF_4$가 혼합된 $7.5BCl_3/12.5CF_4$플라즈마의 조건에서는 AlGaAs 및 InGaP에 대한 GaAs의 선택도가 각각 280:1, 250:1을 나타내었다.

Keywords