고밀도 플라즈마를 이용한 ZnO 박막의 식각 특성 분석

Etching mechanism of ZnO films using high density plasma

ZnO 박막은 wide band gap(Eg=3.37eV)의 derect band gap을 갖고 있기 때문에 여러 소자로의 응용가능성에 큰 기대를 하고 있는 물질이다. 본 논문에서는 소자 제조과정에서 요구되는 ZnO 박막의 식각변수에 따른 식각율과 식각특성에 관하여 연구하였으며 Inductively coupled plasma(ICP)를 사용하여 $BCl_3$/Ar 가스를 혼합하여 식각을 하였다. $BCl_3$/Ar=8/2 플라즈마에서 화학적 식각의 도움을 받아 ZnO 박막의 식각률은 1724 ${\AA}/min$ 로 최고를 보였으며 이때의 공정 조건은 800 W 의 RF power, 400 W 의 bias power, 1 Pa 의 공정 압력이었다. 식각시에 플라즈마 내부의 이온 거동상태를 측정하기위해 quadrupolemass spectrometer(QMS)를 사용하여 분석하였고 식각후 ZnO 박막의 식각률은 surface profiler(KLA fencer, ${\alpha}$-step 500)을 이용하여 측정하고 ZnO 박막과 B, Cl 라디칼과의 표면 반응 상태를 고찰하기 위하여 식각된 ZnO 박막의 표면을 X-ray photoelectron spectroscopy(XPS)로 분석하였다. XPS를 통하여 ZnO 박막과 Cl 라디칼과 반응을 하여 식각된다는 것과 낮은 휘발성으로 인하여 Ar 이온에 의한 스퍼터링 효과의 도움에 의해서 식각이 진행됨을 확인하였다.