Journal of Electrical Engineering and information Science
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제2권5호
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pp.108-113
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1997
In this paper, the optimum condition of (110) Si etching with the potassium hydroxide(KOH) etchant is presented. Although several researches on (110) Si anisotropic etching have been studied, there has been lack of effects of mask quality and etching conditions on the selectivity and the roughness o the etched surface. Three kinds of masks (film, emulsion and E-beam mask) were used in order to verify the effect of etching properties. Anisotropic bulk etching depends on the crystalline orientation and the concentration and temperature of the etchant. In order to investigate the effect of etching conditions on selectivity and the roughness of the etched surface, the concentration of the etchant was varied from 35 to 45 per cent in weight with increments by 5 per cent and the temperature was changed from 70 to 90$^{\circ}C$ with increments by 10$^{\circ}C$. The combination of the temperature of 70$^{\circ}C$ and the concentration of 40wt.% was found to be the optimum etching condition for high selectivity. Etched surfaces show minimum surfaces show minimum surface roughness at a temperature of 80$^{\circ}C$ and a concentation of 40wt.%. Comb structures with various comb widths were fabricated and the lengths of the combs wree measured with several etching time durations. A micro comb structure 525$\mu\textrm{m}$ high was fabricated for MEMS application.
Two methods that can reduce reflectance in solar cells are surface texturing and anti-reflection coating. Wet chemical etching is a typical method that surface texturing of multi-crystalline silicon. Wet chemical etching methods are the acid texturization of saw damage on the surface of multi-crystalline silicon or double-step chemical etching after KOH saw damage removal too. These methods of surface texturing are realized by chemical etching in acid solutions HF-$HNO_3$-$H_2O$. In this solutions we can reduce reflectance spectra by simple process etching of multi-crystalline silicon surface. We have obtained reflectance of 27.19% m 400~1100nm from acidic chemical etching after KOH saw damage removal. This result is about 7% less than just saw damage removal substrate. The surface morphology observed by microscope and scanning electron microscopy (SEM).
Square lattice nano-hole arrays with diameters and periodicities of 200 and 500 nm, respectively, are fabricated on InGaN/GaN blue light emitting diodes (LEDs) using electron-beam lithography and inductively coupled plasma reactive ion etching processes. Cathodoluminescence (CL) investigations show that light emission intensity from the LEDs with the nano-hole arrays is enhanced compared to that from the planar sample. The CL intensity enhancement factor decreases when the nano-holes penetrate into the multiple quantum wells (MQWs) due to the plasma-induced damage and the residues. Wet chemical treatment using KOH solution is found to be an effective method for light extraction from the nano-patterned LEDs, especially, when the nano-holes penetrate into the MQWs. About 4-fold CL intensity enhancement factor is achieved by the KOH treatments after the dry etching for the sample with a 250-nm deep nano-hole array.
최근 발광다이오드(LED)의 출력 성능을 높이고, 전력 소비를 줄이기 위해 LED 패키지 분야에서 실리콘 기판 연구가 집중되고 있다. 본 연구에서는 공정 비용이 낮고 생산성이 높은 습식 식각을 이용하여 실리콘 기판의 실리콘 관통 비아 식각 공정을 살펴보았다. KOH를 이용한 양면 습식 식각 공정과 습식 식각과 건식 식각을 병행한 두 가지 공정 방법으로 실리콘 관통 비아를 제작하였고, 식각된 실리콘 관통 비아에 Cu 전극과 배선은 전기도금으로 증착하였다. Cu 전극을 연결하는 배선의 전기저항은 약 $5.5{\Omega}$ 정도로 낮게 나타났고, 실리콘 기판의 열 저항은 4 K/W으로 AlN 세라믹 기판과 비슷한 결과를 보였다.
본 연구에서는 KOH 용액을 사용한 Si 습식 이방성 식각실험 진행 후, 나타나는 표면의 거친 현상을 완화하는 데에 중점을 두고 연구를 진행하였다. 이를 위해 $SiO_2$ 웨이퍼 위에 Photo-lithography 공정으로 형성시킨 PMER 패턴을 Mask로 사용하여 HF 용액으로 $SiO_2$를 식각시켰으며, 형성된 $SiO_2$를 Mask로 사용하여 KOH 용액으로 Si을 식각시켰다. 이 때, KOH와 혼합하는 용액으로 IPA와 Ethan이을 각각 사용하여 실험을 진행하였으며, ESEM을 이용하여 표면을 비교하였다.
An electrostatically driven comb actuator with $525{\mu}m$ height was fabricated using (110) Si anisotropic etching in the Potassium Hydroxide(KOH) solution. The etch-rate and etch-rate ratio are strongly dependent on the weight % and temperature of KOH solution. We developed the optimal condition for the anisotropic etching on (110) wafer with varying these conditions. The force that the comb-drive actuator generates is inversely proportional to the distance of gap and proportional to the height of the comb electrodes. The electrodes must have the high aspect ratio. The (110) Si anisotropic etching is very useful to get a high aspect ratio structure.
PVT법으로 성장된 AlN 단결정의 표면 특성 및 결정성을 신뢰성 있게 평가하기 위해 $KOH/H_2O_2$ 혼합액을 이용한 화학적 습식 에칭을 통하여 AlN 단결정의 결함을 분석하였고, 고온 어닐링 공정을 통해 단결정의 결정성 변화를 관찰하였다. $300^{\circ}C$ 이상의 고온에서 강 염기성의 etchant를 사용하는 기존 에칭 방법에서는 재료의 결정성에 따라 쉽게 over etching이 일어난다. Over etching이 일어날 경우 면적당 정확한 에치 핏의 개수를 알 수 없기 때문에 전위 밀도의 신뢰성이 매우 떨어진다. 따라서 이러한 단점을 보완하기 위해 KOH 수용액에 $H_2O_2$를 산화제로 사용하여 $100^{\circ}C$ 이하의 저온에서 에칭을 성공하였으며, 주사전자현미경(SEM, scanning electron microscope)을 통해 에치 핏을 관찰하여 최적 에칭 조건 및 전위 밀도를 확인할 수 있었다. 또한, 성장된 AlN 단결정에 고온 어닐링 공정을 적용한 후, DC-XRD(double crystal X-ray diffraction)를 이용하여 결정성을 평가한 결과, 고온 어닐링 공정 후 FWHM(full with at half maximum) 값이 급격히 감소되는 것을 확인하였으며 이에 대한 메커니즘을 분석하였다.
본 연구에서는 상용화되는 AlN 웨이퍼(wafer)를 이용하여 molten KOH/NaOH 화학적 습식 에칭(Wet Chemical Etching)에 따른 표면변화 특성 및 최적의 에칭 조건을 조사하였다. AlN 웨이퍼를 $350^{\circ}C$에서 5분간 에칭 시 Al-face, N-face는 서로 다른 관찰되었다. 특히, Al-face는 에치핏의 형상을 파악하여 결함특성을 관찰하였고, 이로부터 결함 밀도를 계산하여 $2{\times}10^6/cm^2{\sim}10^{10}/cm^2$의 결과를 얻었다. N-face의 경우 육각 뿔(hexagonal pyramids) 형태의 격자결함이 형성되었다. 또한 AlN 웨이퍼의 성장 시 배향을 관찰하기 위해 XRD(X-Ray Diffraction, Rigaku, JAPAN)를 이용하여 분석한 결과 육방정 AlN의 C축 방향에 해당되는 (0002) 및 (0004) 면으로 배향된 상태임을 알 수 있었고, DC-XRD(Double Crystal X-ray Diffraction, bruker, Germany)를 이용하여 rocking curve의 위치에 따라 곡률 반경을 측정했을 때 1.6~17 m의 곡률을 가지고 있는 것으로 나타났다.
본 논문에서는 미세피치 프로브 카드 제작을 위한 S 모양의 일체형 외팔보 프로브 형성방법에 대하여 기술하였다. 마세 피치 프로브를 위하여 Deep RIE etching을 이용하여 실리콘 트렌치 안에 일체형 프로브 빔과 탑을 형성하는 방법을 사용하였고, 피라미드 팁의 형성을 위하여 KOH 및 TMAH 습식식각을 이용하였으며, 습식식각시 방향성을 가지는 실리콘 웨이퍼에서도 휘어진 형태의 프로브 빔을 형성할 수 있는 건식 식각 및 습식식각 방법을 제시하였다. 따라서 제작된 외팔보 형태의 프로브는 디렘(DRAM), 플레시 메모리 (Flash memory) 용 프로브 카드 제작에 사용될 뿐만 아니라 RF 소자용 프로브 카드, 아이씨 테스트 소켓 (IC test socket)용 프로브 탐침에도 사용 될 것이다.
This paper presents a method to fabricate freestanding structures by (100) silicon anisotropic etching and nickel electroless plating. The electroless plating process is simpler than the electroplating, and provides good coating uniformity and improved mechanical properties. Furthermore, the (100) silicon anisotropic etching in KOH solution with being aligned to <100> direction provides vertical (100) sidewalls on etched (100) surface. In this paper, the effects of the nickel electroless plating condition on the properties of electroless plated metal structures are investigated to apply fabrication of micro structures and then various micro structures are fabricated by nickel electroless plating. And then, the structures are released by silicon anisotropic etching in KOH solution with a large gap between the structure and the substrate. The fabricated cantilever structures are $210\mum$. wide, $5\mum$. thick and $15\mum$. over the silicon substrate, and the comb structure has the comb electrodes which are $4\mum$. wide and $4.3\mum$. thick separated by$1\mum$. It is released by silicon anisotropic etching in KOH solution. The gap between the structure and the substrate is $2.5\mum$.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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