갈륨나이트라이드 식각 기술 개발

Abstract

GaN(gallium nitride)은 직접 천이형(direct transition type) 밴드갭(band gap) 특성을 지니는 광대역 반도체(wide band-gap semiconductor) 물질이다. 또한 GaN은 화학적, 물리적으로 안정하기 때문에 고온 등의 극한 환경에서 응용 가능한 반도체 물질이다. 이러한 장점을 가진 덕분에 GaN은 전자소자 제작에 관한 연구에 널리 응용되고 있다. 하지만, GaN은 화학적으로 안정되어 있어 산이나 염기성 용매를 사용하는 습식식각(wet etching)과 같은 방법으로는 수백 Å/min 이하의 낮은 식각률(etch rate)을 보이고 있어 실질적으로 습식식각이 어렵다. 따라서 GaN의 식각기술은 대부분 높은 식각률을 이룰 수 있는 건식식각(dry etching) 기술이 주로 연구되고 있다. 본 연구에서는 염화가스(Cl2)를 공정가스로 사용하고 유도결합플라즈마(Inductively Coupled Plasma, ICP) 식각장비를 이용하여 GaN 식각률 특성에 관한 연구를 수행하였다. 세부적으로, ICP Power에 따른 식각률 특성, RIE Power에 따른 식각률 특성, 공정압력에 따른 식각률 특성에 관한 연구를 수행하였다. 마지막으로, OES(Optical Emission Spectroscopy) 방법을 통해 공정압력 변화, ICP Power 변화, RIE Power 변화에 따른 플라즈마 강도(intensity)의 변화를 측정하였으며, 이러한 플라즈마 강도의 변화가 실제 식각률 특성에 어떠한 영향을 주는지 분석하였다.