유도결합형 Ar / CH₄ 플라즈마를 이용한 ITO의 식각 특성에 관한 연구

Abstract

본 실험에서는 고밀도 플라즈마를 이용하여 디스플레이 소자에서 투명 전도막으로 사용되고 있는 ITO(indium tin oxide)의 건식 식각 특정에 관하여 조사하였으며 이들의 식각 반응을 플라즈마 진단 및 표면분석 장비를 이용하여 관찰하였다. Ar 분위기에서 적정량의 CH₄ 첨가시 플라즈마 상에서 생성된 H, CH₃ 라디칼에 의한 반응성 증가에 의해서 ITO의 식각 속도는 증가하였으나 과다 첨가시 CH₃에 의한 hydrocarbon 계열의 폴리머(polymer) 형성의 증가로 인하여 식각 속도는 감소하였다. 또한 source power 및 바이어스 전압의 증가에 따라 ITO 식각 속도는 증가하나 하부층(SiO₂, Si₃N₄4)과의 선택비는 감소하였다. 공정 압력을 증가시킬 경우 20 mTorr 까지는 ITO의 식각 속도가 약간 증가를 보였으나 그 이상의 압력 증가는 식각 속도를 감소시켰다. XPS 분석으로부터 Ar분위기에서 CH₄ 가스를 과다하게 첨가시킬 경우 ITO 표면 위에 hydrocarbon 계통의 폴리머로 추측되는 잔류물을 관찰하였으며 이것이 ITO 및 하부층의 식각에 영향을 미치는 것으로 예측되었다. In this study, high-density plasma etching characteristics of ITO (indium tin oxide) films used for transparent electrode in display devices were investigated. Plasma diagnostic and surface analysis tools were used to understand etch reaction mechanism. The etch rate of ITO was increased by the increase of reactive radicals such as Hand CH₃ with the addition of moderate amount of CH₄ to Ar. However, the addition of excess amount of CH₄ decreased possibly due to the increased polymer formation on the ITO surface being etched. The increase of source power and bias voltage increased ITO etch rates but it decreased selectivities over underlayers (SiO₂, Si₃N₄). The increase of working pressure up to 20 mTorr also increased ITO etch rates, however the further increased of the pressure decreased ITO etch rates. From the analysis of XPS, a peak related to the polymer of hydrocarbon was observed on the etched ITO surface especially for high CH₄ conditions and it appears to affect ITO etch rates.