• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2009.05a
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• pp.26.2-26.2
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• 2009

이 논문은 반응성 $BCl_3$ 플라즈마로 GaAs의 건식 식각을 진행한 후 그 결과에 대하여 연구 분석 한 것이다. 이 때 사용한 식각 공정 변수는 $BCl_3$ 플라즈마에서의 가스유량, 공정 압력과 RIE 척 파워의 변화이다. 먼저 공정 압력을 75 mTorr 고정시킨 후 $BCl_3$ 유량을 변화 (2.5~10 sccm)해서 실험하였다. 또한 BCl3의 유량을 5 sccm으로 고정시킨 후 공정압력을 변화(47~180 mTorr)해서 식각 실험을 실시하였다. 마지막으로 47 mTorr와 100 mTorr 의 각각의 공정압력에서 RF 척 파워를 변화시켜 (50~200 W) 실험하였다. GaAs 플라즈마 식각이 끝난 후 표면단차 측정기 (Surface profiler)를 사용하여 표면의 단차와 거칠기를 분석하였다. 그 후 그 결과를 이용하여 식각율 (Etch rate), 식각 표면 거칠기 (RMS roughness), 식각 선택비 (Selectivity) 등의 식각 특성평가를 하였다. 또한 식각 공정 중에 샘플 척에 발생하는 자기 바이어스와 $BCl_3$ 플라즈마 가스를 광학 발광 분석기 (Optical Emission Spectroscopy)를 이용하여 플라즈마의 상태를 실시간으로 분석하였다. 이 실험 결과에 따르면 공정 압력의 증가는 샘플 척의 자기 바이어스의 값을 감소시켰다. $BCl_3$ 압력 변화에 의한 GaAs의 식각 결과를 정리하면 5 sccm의 $BCl_3$ 가스유량과 RF 척 파워를 100 W로 고정시켰을 때 식각율은 47 mTorr에서 가장 높았으며, 그 값은 $0.42{\mu}m/min$ 이었다. GaAs의 식각 속도는 공정압력이 증가할수록 감소하였으며 180 mTorr에서는 식각율이 $0.03{\mu}m/min$로 거의 식각되지 않았다. 또한 공정압력을 75 mTorr, RF 척 파워를 100 W로 고정시키고, $BCl_3$ 가스유량을 2.5 sccm에서 10 sccm까지 변화시켰을 때, 10 sccm 의 $BCl_3$ 가스유량에서 가장 높은 식각율인 $0.87{\mu}m/min$이 측정되었다. 압력에 따른 GaAs의 식각 후 표면 거칠기는 최대 2 nm 정도로 비교적 매끈하였으며, 거의 식각되지 않은 180mTorr의 조건에서는 약 1 nm로 낮아졌다. 본 실험 조건에서 GaAs의 감광제에 대한 식각 선택비는 최대 약 3:1 이내였다.

• Journal of the Institute of Electronics and Information Engineers
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• v.50 no.10
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• pp.124-131
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• 2013

The most important thing in Plasma simulation is the etching process in which etch rate is calculated based on feature profile. Although there are various components to consider in calculating etch rate such as Ion Flux, Neutral, gas, and temperature, Addressing of this paper is limited to Ion Flux. This paper propose a scan method to compute Ion Flux faster for Plasma simulation. Also, this paper experiments and compares generally used Monte Carlo method and the proposed method based on gaussian and cosine distribution. Lastly, this paper proves that the proposed method can calculate accurate Ion Flux more efficiently than Monte Carlo method.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.168-168
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• 2011

정보화 사회가 도래함으로 개인별 정보 이용량이 급격히 증가하였고 스마트폰과 같은 모바일 기기의 개발로 정보 이용량이 최고치를 갱신 중이다. 이러한 흐름 속에 사람들은 빠른 처리 속도와 고도의 저장 능력을 요구하게 되고 이에 따라 새로운 Random Access Memory에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 현재 Dynamic Random Access Memory (DRAM)가 눈부신 발전과 성과를 이룩하고 있지만 전원 공급이 중단 될 경우 저장된 내용들이 지워진다는 단점을 가지고 있다. DRAM의 장점에 이러한 단점을 보완할 수 있는 차세대 반도체 소자로 주목 받고 있는 것이 Magnetic Random Access Memory (MRAM)이다. DRAM에서 Capacitor와 유사한 기능을 하는 MTJ stack은 tunneling magnetoresistance (TMR) 현상을 나타내는 자기저항 박막을 이용하여 MRAM 소자에 집적된다. 본 연구에서는 MRAM의 자성 재료로 구성된 MTJ stack을 효과적으로 식각하고 우수한 식각 profile을 얻는 동시에 재증착의 문제를 해결하는데 목적을 둔다. 본 IrMn 자성 박막의 식각 연구는 유도결합 플라즈마 반응성 이온 식각 (Inductively Coupled Plasma Reactive Ion Etching: ICPRIE)법을 이용하여 진행되었다. 특히 본 연구에서는 종래의 $Cl_2$, $BCl_3$ 그리고 HBr과 같은 부식성 가스가 아닌 부식성이 없는 $CH_4$가스를 선택하여 그 농도를 변화시키면서 식각하였고 더 나아가 $O_2$를 첨가하면서 그 효과를 극대화하려고 시도하였다. IrMn 자성 박막의 식각 속도, TiN 하드 마스크에 대한 식각 선택도 그리고 profile 등이 조사되었고 최종적으로 X-ray photoelectron spectroscopy (XPS)를 이용하여 식각 메카니즘을 이해하려고 하였다.

• Clean Technology
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• v.9 no.3
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• pp.101-105
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• 2003

Plasma etching technology has been developed since it is recognized that silicon etching is very crucial in MEMS(Micro Electro Mechanical System) technology. In this study ICP(Inductive Coupled Plasma) technology was used as a new plasma etching to increase ion density without increasing ion energy, and to maintain the etching directions. This plasma etching can be used for many MEMS applications, but it has been used for PCR(Polymerase Chain Reaction) device fabrication. Platen power, Coil power and process pressure were parameters for observing the etching rate changes. Conclusively Platen power 12W, Coil power 500W, etchng/passivation cycle 6/7sec gives the etching rate of $1.2{\mu}m/min$ and sidewall profile of $90{\pm}0.7^{\circ}$, exclusively. It was concluded from this study that it was possible to minimize the environmental effect by optimizing the etching process using SF6 gas.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2000.02a
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• pp.31-31
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• 2000

Al2O3는 높은 화학적, 열적 안정성으로 인하여 미세전자 산업에서 절연막이나 광전자소자의 재료로써 널리 이용되고 있다. 특히, 사파이어는 고위도의 LED, 청색 LD의 재료인 GaN 계열의 III-Nitride 물질을 성장시킬 때 필요한 기판으로 보편적으로 사용되고 있다. 이러한 GaN계열의 광소자 제조에서 사파이어 기판을 적용시 지적되는 문제점들 중의 하나는 소자제조 후 사파이어의 결정 구조 및 높은 경도에 의해 나타나는 cutting 및 backside의 기계적 연마가 어렵다는 것이다. 최근에는 이온빔 식각이나 이온 주입 후 화학적 습식 시각, reactive ion etching을 통한 사파이어의 건식 식각이 소자 분리 및 backside 공정을 우해 연구되고 있다. 그러나 이러한 방법을 이용한 사파이어의 식각속도는 일반적으로 15nm/min 보다 작다. 높은 식각율과 식각후 표면의 작은 거칠기를 수반한 사파이어의 플라즈마 식각은 소자 제조 공정시 소자의 isolation 및 lapping 후 연마 공정에 이용할 수 있다. 본 연구에서는 평판 유도결합형 플라즈마를 이용하여 Cl2/BCL3/Ar 의 가스조합, inductive power, bias voltage, 압력, 기판온도의 다양한 공정 변수를 통하여 (0001) 사파이어의 식각특성을 연구하였다. 사파이어의 식각속도는 inductive power, bias voltage, 그리고 기판 온도가 증가할수록 증가하였으며 Cl2에 BCl3를 50%이하로 첨가할 때 BCl3 첨가량이 증가할수록 식각속도 및 식각마스크(photoresist)와의 식각선택비가 증가하는 것을 관찰하였다. 또한, Cl3:BCl3=1:1의 조건에 따라 Ar 첨가에 따른 식각속도 및 표면 거칠기를 관찰하였다. 본 연구의 최적 식각조건인 40%Cl2/40%BCl3/20%Ar, 600W의 inductive power, -300V의 bias voltage, 30mTorr의 압력, 기판온도 7$0^{\circ}C$에서 270nm/min의 사파이어 식각속도를 얻을수 있었다. 그리고 이러한 식각조건에서 표면의 거치기를 줄일수 있었다. 사파이어 식각은 보편적인 사파이어 lapping 공정시 수반되어 형성된 표면의 거치기를 줄이기 위한 마지막 공정에 응용될수 있다. 사파이어의 식각시 나타나는 식각 부산물은 플라즈마 진단방비인 optical emission spectroscopy (OES)를 통하여 관찰하였고, 식각시 사파이어의 표면성분비 변화 및 표면의 화학적 결합은 X-ray photoelectron spectroscopy(XPS)를 사용하여 측정하였다. 시각 전, 후의 표면의 거칠기를 scanning electron microscopy(SEM)을 통하여 관찰하였다.

• ETRI Journal
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• v.13 no.2
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• pp.91-98
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• 1991

저에너지 광이온선 (broad ion beam) 을 이용한 건식식각과 박막증착에 있어서 이온선 및 증착의 조건들에 따른 영향을 살펴보았다. 저에너지 광이온선은 화합물반도체 공정 및 고융점금속의 증착, optical coating, cosputter 에 의한 초전도물질합성 등 사용범위가 넓다. 단일이온선증착과 cosputter 의 경우에 근사수식과 실험치로서 증착비 및 막의 균일도를 최적화하는 target, 웨이퍼, 이온원 사이의 기계적 설계에 대해 고찰하였다. 저에너지 이온선의 이온과 target 원자 그리고 스퍼터된 이온과 시편원자와의 물리적, 화학적 반응기구는 반응성 이온과 보조 이온선 등의 다양한 기술에 응용될 수 있을 것으로 기대된다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.22 no.1
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• pp.26-30
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• 2013

For the realization of high-k insulator, aluminum oxide ($Al_2O_3$) was deposited by using an oxygen ion beam assisted deposition (IBAD) during e-beam evaporation. From the thickness of the $Al_2O_3$ layer evaporated with IBAD process, it was possible to investigate the etching effect of ion beam at higher energies during e-beam evaporation. It was also possible to obtain a higher capacitance as a result of IBAD in spite of the reduced thickness of $Al_2O_3$.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.502-502
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• 2012

반도체 공정 중 플라즈마를 이용하는 식각 공정의 경우, 실제 식각률이나 profile의 특성은 RF Bias power에 의해 기판에 당겨지는 이온 선속에 의해 큰 영향을 받는다. 때문에 플라즈마 발생장치 내에서 기판에서의 이온에너지 분석이 중요해지고 있다. 이온에너지 분석을 위해 다양한 형태의 이온에너지 분석기가 나와있으나 기판 위에 얹혀있는 양상이었다. 이에 본 발표에서는 실제 기판 안에 이온에너지 분석기를 설치함으로써 실제 기판에서 wafer가 받는 이온들의 양상에 더 가깝게 접근했다. 이렇게 제작 된 이온에너지 분석기를 이용해 대면적 M-ICP(Magnetized-Induced Coupled Plasma)에서 아르곤 가스를 이용한 플라즈마에서 기판 이온 에너지 분포를 확인해 보았다. 압력의 변화, ICP Source power의 변화, 일정한 Source power에서 기판에 가해지는 Bias power의 변화에 대해 측정함으로써 각각의 조건 변화에 따른 이온들의 변화양상에 대한 이해를 할 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2000.02a
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• pp.40-40
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• 2000

직접 회로의 소자크기가 더욱 미세화에 따라, 기존에 사용하는 금속 배선의 저항과 금속 배선과 층간 유전 물질에 의한 정전용량의 증가로 인한 시간 지연 (RC time delay) 문제가 크게 대두되고 있다. 이 문제를 해결하기 위해 비유전율이 낮은 물질을 층간 유전체로 사용하여 정전용량을 낮추는 것이 필요하다. 기존의 실리콘 산호막 대신에 MSSQ(methylsilsequioxance)를 이용할 때 필요한 건식 식각 공정을 연구하였다. MSSQ 물질을 patterning 하기 위해 습식 공정의 부산물인 폐액 등의 문제점이 발생하지 않을 뿐만 아니라, 소자의 손상이 적고 선택비가 높으며, 식각의 이방성을 향상시킬 수 있는 장점을 갖고 있는 반응 이온 식각기(reactive ion etchin)을 이용하였다. CF4/O2 plasma를 사용하였는데, 가스의 양의 flow rate와 조성비, RF pover(50, 100, 150 W)등의 변화에 따른 식각 특성을 알아보았다. atep, SEM, AFM등을 이용하여 측정·분석하였다.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.3 no.4
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• pp.327-335
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• 1993

Using a RF cylindrical magnetron operated with two electromagnets having a Helmholz configuration, RF magnetron plasma properties and characteristics of reactive ion ething of Si were investigated as a function of applied magnetic field strengths using 3mTorr $CF_4/H_2$ and $CHF_3$. Also, I-V characteristics of Schottky diodes, which were made of silicons etched under different applied magnetic field strengths and gas environments, were measured to investigate the degree of radiation damage during the reactive ion etching. As the magnetic field strent;th increased, ion densities and radical densities of the plasmas were increased linearly, however, the dc self-bias voltages induced on the powered electrode, where the specimen are located, were decreased exponentially. Maximum etch rates, which were 5 times faster than that etched without applied magnetic filed, were obtained using near lOOGauss, and, under these conditions, little or no radiation damages on the etched silicons were found.