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광반도체 프로세스에 ECR 플라스마 응용

전문가 제언: ○ ECR(Electron Cyclotron Resonance) 플라스마는 자계 중에서 회전하는 전자의 주기에 일치한 진동전계를 외부에서 주어서, 공명현상에 의해 발생되는 고밀도 플라스마이고, 플라스마 CVD나 건식 에칭, 더욱더 반응성을 이용한 플라스마 산화 등 여러 가지로 이용할 수 있다.

○ 고속으로 회전을 계속하는 전자는 가스분자에 충돌하며 이온화되고, 플라스마를 발생시킨다. 이렇게 해서 발생한 플라스마를 ECR 플라스마라고 한다. 진동전계로서는 통상 주파수 2.45GHz의 마이크로파가 사용되고 있고, 이것에 공명시키기 위한 자속밀도는 875가우스이다. ECR 플라스마로는 전자는 자력선 주위를 계속회전 하므로 분자와 충돌빈도도 높아진다.

○ 광 반도체 디바이스는 반도체결정에 접해서 광학막이나 축전기 막을 형성하는 응용이 많고 반도체-절연막의 안정계면을 얻는 것이 중요하다. 반도체 레이저 이외의 디바이스에 대해서도 ECR플라스마 성막의 응용을 몇 가지 예시한다. 금속 산화물 막 반도체 대규모 집적회로(MOSLSI)에서는 SiO₂를 대신할 고유전율 축전기 막의 개발이 재촉되고 있어, 이제 까지 ECR 플라스마에 의해 누출전류가 적은 막 두께 4nm수준의 극히 엷은 산화막(極薄酸化膜)이 얻어지고 있다.

○ 실용화가 활발히 진행되고 있는 고밀도 플라스마의 예는 고체 원천 ECR 성막의 광 반도체 장치응용이다. ECR 플라스마 흐름의 저에너지, 고밀도 이온조사(照射)에 의해 반도체 표면의 세척이나 산화·질화처리가 가능하다. 또, ECR 플라스마 류를 이용한 고체 원천 성막은 저온, 저 손상이므로 고품질인 박막을 제공한다.

– 이런 기술을 유효하게 조합함으로써 여러 가지 반도체 장치나 광학장치로 우수한 특성을 실현할 수 있다.

저자: Takao AMAZAWA
자료유형: 학술정보