• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2003년도 하계학술대회 논문집 Vol.4 No.1
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• pp.31-36
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• 2003

We investigated dry etching of GaAs and AlGaAs in a high density planar inductively coupled plasma system with $BCl_3$ and $BCl_3/Ar$ gas chemistry. A detailed process study as a function of ICP source power, RIE chuck power and $BCl_3/Ar$ mixing ratio was performed. At this time, chamber pressure was fixed at 7.5 mTorr. The ICP source power and RIE chuck power were varied from 0 to 500 W and from 0 to 150 W, respectively. GaAs etch rate increased with the increase of ICP source power and RE chuck power. It was also found that etch rate of GaAs in $BCl_3$ gas with 25% Ar addition was superior to that of GaAs in a pure $BCl_3$ (20 sccm $BCl_3$) plasma. The result was same with AlGaAs. We expect that high ion-assisted effect in $BCl_3$/Ar plasma increased etch rates of both materials. The GaAs and AIGaAs features etched at 20 sccm $BCl_3$ and $15BCl_3/5Ar$ with 300 W ICP source power, 100 W RIE chuck power and 7.5 mTorr showed very smooth surfaces(RMS roughness < 2 nm) and excellent sidewall. XPS study on the surfaces of processed GaAs also proved extremely clean surfaces of the materials after dry etching.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제11권4호
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• pp.261-266
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• 1998

In developing the high density memory device, the etching of fine pattern is becoming increasingly important. Therefore, definition of ultra fine line and space pattern and minimization of damage and contamination are essential process. Also, the high density plasma in low operating pressure is necessary. The candidates of high density plasma sources are electron cyclotron resonance plasma, helicon wave plasma, helical resonator, and inductively coupled plasma. In this study, planar type magnetized inductively coupled plasma etcher has been built. The density and temperature of Ar plasma are measured as a function of rf power, flow rate, external magnetic field, and pressure. The oxide etch rate and selectivity to polysilicon are measured as the above mentioned conditions and self-bias voltage.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2000년도 제18회 학술발표회 논문개요집
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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.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2005년도 하계학술대회 논문집 Vol.6
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• pp.46-47
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• 2005

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.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2003년도 춘계학술발표강연 및 논문개요집
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• pp.88-88
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• 2003

Optical Emission Spectroscopy(OES) is a very important technology for real-time monitoring of plasma in a reactor during dry etching process. OES technology is non-invasive to the plasma process. It can be used to collect information on excitation and recombination between electrons and ions in the plasma. It also helps easily diagnose plasma intensity and monitor end-point during plasma etch processing. We studied high density planar inductively coupled BCl$_3$ and BCl$_3$/Ar plasma with an OES as a function of processing pressure, RIE chuck power, ICP source power and gas composition. The scan range of wavelength used was from 400 nm to 1000 nm. It was found that OES peak Intensity was a strong function of ICP source power and processing pressure, while it was almost independent on RIE chuck power in BCl$_3$-based planar ICP processes. It was also worthwhile to note that increase of processing pressure reduced negatively self-induced dc bias. The case was reverse for RIE chuck power. ICP power and gas composition hardly had influence on do bias. We will report OES results of high density planar inductively coupled BCl$_3$ and BCl$_3$/Ar Plasma in detail in this presentation.

• 한국재료학회지
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• 제15권3호
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• pp.161-165
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• 2005

We investigated selective dry etching of GaAs over AlGaAs and InGaP in high density planar inductively coupled $BCl_3/SF_6$ plasmas. The process parameters were ICP source power (0-500 W), RE chuck power (0-30W) and gas composition $(60-100\%\;BCl_3\;in\;BCl_3/SF_6)$. The process results were characterized in terms of etch rate, selectivities of GaAs over AlGaAs and InGaP, surface morphology, surface roughness and residues after etching. $BCl_3/SF_6$ selective etching of GaAs showed quite good results in this study. Selectivities of GaAs $(GaAs:AlGaAs\~36:1,\;GaAs:InGaP\~45:1)$ were superior at $18BCl_3/2SF_6$, 20 W RF chuck power, 300 W ICP source power and 7.5 mTorr. Addition of $(5-15\%)SF_6\;to\;BCl_3$ produced relatively high selectivities of GaAs over AlGaAs and InGaP during etching due to decrease of etch rates of AlGaAs and InGaP (boiling points of etch products: $AlF_3\~1300^{\circ}C,\;InF_3>1200^{\circ}C$ at atmosphere) at the condition. SEM and AFM data showed slightly sloped sidewall and somewhat rough surface$(RMS\~9nm)$. XPS study on the surface of processed GaAs proved a very clean surface after dry etching. It shows that planar inductively coupled $BCl_3/SF_6$ plasmas could be a good candidate for selective dry etching of GaAs over AlGaAs and InGaP.