Abstract
Reactive ion etching process for InGaAs/InP using the CH4/H2 high density inductively coupled plasma was investigated. The experimental design method proposed by Taguchi was utilized to cover the whole parameter range while maintaining reasonable number of actual experiments. Results showed that the ICP power mainly affects surface roughness and verticality of the sidewall, bias power does etch rate and verticality, CH4 gas concentraion does the verticality and etch rate, and the distance between the induction coil and specimen mostly affects the surface roughness. It was also observed that the chamber pressure is the dominant parameter for the etch rate and verticality of the sidewall. The optimum condition was ICP power 700W, bias power 150 W, 15% $CH_4$, 7.5 mTorr, and 14 cm distance, resulting in about 3 $\mu\textrm{m}$/hr etch rate with smooth surfaces and vertical mesa sidewalls.
Taguchi가 제안한 강건설계 및 연구자의 주관에 의존하는 통상적인 실험방법을 병 행하여 CH4/H2 유도결합 고밀도 플라즈마를 이용한 InP 소재의 반응성이온에칭에 있어 공 정변수들이 식각특성에 미치는 영향을 분석하고 적정조건을 도출하였다. 연구 결과 ICP전력 은 표면거칠기와 측벽수직도, bias 전력은 식각속도와 수직도에, CH4분율은 수직도와 식각 속도, 석영창과 시료 사이의 거리는 표면 거칠기에 영향을 주는 변수로 작용하였고, 식각속 도에 가장 크게 영향을 주는 변수는 공정압력임을 알 수 있었다. 결과적으로 ICP Power 700W, bias Power 150W, 시편/coil 거리 14cm, 압력 7.5mTorr, 15% $CH_4$의 적정조건에서 시간당 약 3.1$\mu\textrm{m}$의 식각속도와 미려한 표면을 얻어, 기존의 반응성 이온 식각(RIE)과 비교하 여 1.5배 이상의 식각속도를 얻을 수 있었다.