KR100730038B1 - Wet Etch Method of Zinc Oxide - Google Patents
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Abstract
본 발명은 아연산화물의 습식식각방법에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 소정의 반응조건하에 있는 반응기에 산성의 식각액을 주입하여 아연산화물을 식각하는 방법에 관한 것이다. 본 발명에서 사용되는 식각액은 인산 및/또는 황산과 물의 혼합물임을 특징으로 하며, 상기의 혼합물에 염산이 추가로 포함될 수 있다. The present invention relates to a wet etching method of zinc oxide, and more particularly, to a method of etching zinc oxide by injecting an acidic etching solution into a reactor under a predetermined reaction condition. The etchant used in the present invention is characterized in that the mixture of phosphoric acid and / or sulfuric acid and water, hydrochloric acid may be further included in the mixture.
본 발명에 의하여 식각된 아연산화물은 이방성 특성이 증가하고, 표면의 평탄도가 향상되며, 또한 사용목적에 적합하게끔 식각율을 조절할 수 있게 된다. Zinc oxide etched by the present invention is anisotropic properties increase, the surface flatness is improved, and the etch rate can be adjusted to suit the purpose of use.
습식식각, 인산, 황산, 염산, 아연산화물 Wet etching, phosphoric acid, sulfuric acid, hydrochloric acid, zinc oxide
Description
도 1은 본 발명의 실시예에 의하여 식각된 아연산화물의 표면을 전자현미경으로 찍은 사진이며, 이중 도 1a는 염산 : 인산 : 물 = 0.1ml : 0ml : 200ml인 경우이고, 도 1b는 염산 : 인산 : 물 = 0.1ml : 0.5ml : 200ml인 경우이며, 도 1c는 염산 : 인산 : 물 = 0.1ml : 1.5ml : 200ml인 경우이다. 1 is a photograph taken with an electron microscope of the surface of the zinc oxide etched according to an embodiment of the present invention, Figure 1a is hydrochloric acid: phosphoric acid: water = 0.1ml: 0ml: 200ml, Figure 1b is hydrochloric acid: phosphoric acid : Water = 0.1 ml: 0.5 ml: 200 ml, and FIG. 1C shows hydrochloric acid: phosphoric acid: water = 0.1 ml: 1.5 ml: 200 ml.
도 2는 본 발명의 실시예에 의하여 황산과 물의 혼합액을 식각액으로 사용하는 경우, 황산분율에 따른 식각율과 식각된 표면의 전자현미경 사진이다. 2 is an electron micrograph of the etch rate and the etched surface according to the sulfuric acid fraction when using a mixture of sulfuric acid and water as an etching solution according to an embodiment of the present invention.
도 3은 염산과 물의 혼합액을 식각액으로 사용하는 경우, 염산분율에 따른 식각율과 식각된 표면의 전자현미경 사진이다. 3 is an electron micrograph of an etch rate and an etched surface according to the hydrochloric acid fraction when a mixture of hydrochloric acid and water is used as an etching solution.
본 발명은 아연산화물의 습식식각방법에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 소정의 반응조건하에 있는 반응기에 산성의 식각액을 주입하여 아연산화물을 식각하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a wet etching method of zinc oxide, and more particularly, to a method of etching zinc oxide by injecting an acidic etching solution into a reactor under a predetermined reaction condition.
화합물 반도체를 사용하여 광전소자 및 전자소자를 제작하기 위해서는 식각공정을 거쳐야 한다. In order to fabricate an optoelectronic device and an electronic device using a compound semiconductor, an etching process is required.
식각을 하는 방법은 크게 건식식각과 습식식각으로 구분할 수 있다. 아연산화물의 경우, 메탄(CH4)이 함유된 가스 플라즈마를 이용하여 건식식각을 할 수 있다. 본 발명의 발명자가 발명자로 등재되고, 2000년 8월 17일자로 출원하여 2002년 2월 25일자로 공개된 대한민국 공개특허공보 제 2002-0014202호에는 메탄을 포함하는 기체를 공급하여 플라즈마를 조성하고 이러한 작업조건하에서 아연산화물을 건식식각 하는 방법이 개시된 바 있다.Etching methods can be largely divided into dry etching and wet etching. In the case of zinc oxide, dry etching may be performed using a gas plasma containing methane (CH 4 ). The inventor of the present invention is listed as an inventor, the Republic of Korea Patent Publication No. 2002-0014202, filed on August 17, 2000 and published on February 25, 2002 by supplying a gas containing methane to form a plasma Under these operating conditions, a method of dry etching zinc oxide has been disclosed.
그러나, 상기 특허에 개시된 바와 같은 아연산화물의 건식식각방법에서는, 메탄에 포함된 수소가 아연산화물 반도체 내에서 도너(donor) 역할을 하기 때문에, p-type ZnO의 억셉터 패시베이션(acceptor passivation) [Van de Walle et al. Physical Review Letter 85, 1012 (2000)] 및 전하운반자 농도의 조절이 어려워지게 된다. 또한, 플라즈마 내부에 존재하는 높은 에너지를 갖는 이온들의 폭격 (bombardment)으로 말미암아 소자 특성에 나쁜 영향을 줄 수 있다. 그러므로, 플라즈마를 쓰지 않는 습식 식각방법이 필요하다. However, in the dry etching method of zinc oxide as disclosed in the patent, since hydrogen contained in methane acts as a donor in the zinc oxide semiconductor, acceptor passivation of p-type ZnO [Van de Walle et al. Physical Review Letter 85, 1012 (2000)] and control of charge carrier concentrations become difficult. In addition, bombardment of high energy ions present inside the plasma can adversely affect device properties. Therefore, there is a need for a wet etching method using no plasma.
한편, 산화물 특유의 특성으로 인하여 아연산화물은 산성 용액과의 반응성이 매우 크다. 따라서, 염산과 같은 강산을 1 ~ 2% 정도로 물에 매우 묽게 희석하여 사용한다 하더라도, 아연 산화물의 식각율은 매우 커지게 되며, 조절하기가 어렵다 [M. J. Vellekoop et al. Sensor. Actuat. A 21/23, 1027 (1990)]. 또한, 아연산화물의 극성 특성으로 인하여 O-polar 표면을 식각하면 높은 밀도의 육각 피라미드 (hexagonal pyramid) 등이 형성되고, Zn-polar 표면은 높은 밀도의 에치핏 등이 발생하여 표면 거칠기가 크게 증가한다. 이와 더불어 결정학적인 식각 특성으로 인하여 식각 옆면 기울기(sidewall angle)가 작아지는 단점이 있다. 따라서, 아연산화물 반도체를 사용하여 소자를 제작하기 위해서는 식각율, 표면 거칠기, 및 식각 옆면 기울기 등에 관하여 조절이 가능한 습식 식각 방법이 개발되어야 한다. On the other hand, zinc oxide has a very high reactivity with an acidic solution due to its unique characteristics. Therefore, even when a strong acid such as hydrochloric acid is diluted very dilute in water by about 1 to 2%, the etching rate of zinc oxide becomes very large and difficult to control [M. J. Vellekoop et al. Sensor. Actuat. A 21/23, 1027 (1990). In addition, due to the polarity characteristics of zinc oxide, the etching of O-polar surfaces results in high density hexagonal pyramids, and Zn-polar surfaces have high density of etch-pits, which greatly increases the surface roughness. . In addition, the sidewall angle of the etching is reduced due to crystallographic etching characteristics. Therefore, in order to fabricate a device using a zinc oxide semiconductor, a wet etching method capable of adjusting the etching rate, the surface roughness, the etch side slope, and the like must be developed.
아연산화물 반도체를 이용한 광전소자의 기본구조는 기판 위에 n-형과 p-형의 아연산화물 반도체를 순차대로 성장시켜 서로 접합을 이루게 함으로써 얻어진다. 아연산화물의 성장을 위한 기판으로는 주로 부도체인 사파이어(Sapphire)가 사용되기 때문에, 오믹(ohmic) 접촉을 위해서는 반드시 n-형 아연산화물 반도체층이 드러나도록 그 상부의 반도체층을 식각해야 한다. 이때, 식각되는 반도체층은 통상 수 ㎛의 두께를 가지므로 식각율(etch rate)이 커야 한다. 특히, 레이저 다이오드(LD)를 만들기 위해서는 식각 옆면이 수직하게 되도록 이방성 식각(anisotropic etch) 특성이 좋아야 한다.The basic structure of an optoelectronic device using a zinc oxide semiconductor is obtained by sequentially growing n-type and p-type zinc oxide semiconductors on a substrate to form a junction with each other. Since sapphire, which is a nonconductor, is mainly used as a substrate for the growth of zinc oxide, an ohmic contact must be etched to expose an n-type zinc oxide semiconductor layer. At this time, since the semiconductor layer to be etched usually has a thickness of several μm, the etching rate should be large. In particular, in order to make the laser diode LD, the anisotropic etching characteristic should be good so that the etching side is vertical.
2002년 11월 26일자로 Clifton Walk Draper에게 허여된 미합중국 특허 제 6,486,075호에는 식각율 감소 액체(etch-rate reducing liquid)를 사용하여 마스크를 선택적으로 습식 식각함으로써 이방성 습식 식각을 가능하게 하는 식각방법이 개시된 바 있다. US Patent No. 6,486,075, issued to Clifton Walk Draper on November 26, 2002, describes an etching method that enables anisotropic wet etching by selectively wet etching a mask using an etch-rate reducing liquid. It has been disclosed.
상기 미국 특허에서는, 일정 패턴이 형성된 식각 마스크가 도포되어 있는 얇은 기판층, 즉 포토레지스트 마스크 실리콘 기판과 같은 중합체 레지스트 마스크 반도체나 유리로 이루어진 얇은 기판층을 대상으로 하여, 탄화수소 오일로 이루어진 식각율 감소액체를 적용시킴으로써, 마스크를 식각하여 마스크-기판 경계를 따라 작은 식각 보호성 비드(bead)를 형성한다. 이렇게 마스크-기판 경계 주위로 형성되는 식각율 감소재료의 비드는 언더커팅(undercutting)을 방지하여 직선형 옆면 식각을 제공한다. 결과적으로, 등방성 식각이 이방성 식각으로 전환된다.In the U.S. patent, a thin substrate layer coated with an etching mask having a predetermined pattern, that is, a thin substrate layer made of a polymer resist mask semiconductor or glass such as a photoresist mask silicon substrate, is used to reduce the etching rate of hydrocarbon oil. By applying the liquid, the mask is etched to form small etch protective beads along the mask-substrate boundary. The beads of etch rate reducing material formed around the mask-substrate boundary thus prevent undercutting to provide straight side etch. As a result, the isotropic etching is converted to anisotropic etching.
그러나, 실제 소자 제작에 응용가능한 아연산화물 반도체의 습식식각에 대한 기술은 보고되고 있지 않기 때문에, 아연산화물 반도체가 적용되는 경우에는 고품질의 반도체 소자를 생산하기가 어렵다는 문제점이 있다. However, since no technique for wet etching zinc oxide semiconductors applicable to fabrication of actual devices has been reported, it is difficult to produce high quality semiconductor devices when zinc oxide semiconductors are applied.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로써, 이방성 특성이 증가하고, 표면의 평탄도가 향상되며, 또한 사용목적에 적합하게끔 식각율을 조절할 수 있는 아연산화물의 습식식각방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다. The present invention has been made to solve the above problems, provides an anisotropic property, surface flatness is improved, and also provides a wet etching method of zinc oxide that can adjust the etching rate to suit the purpose of use. It is for that purpose.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 200℃ 이하의 온도와 1,000RPM 이하의 조건 하에 있는 반응기 내의 서셉터 상에 아연산화물이 증착된 기판을 안착시키고, 산성의 식각액을 주입하여 상기 아연산화물을 식각하는 것을 특징으로 하는 아연산화물의 습식식각방법을 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention is to deposit a zinc oxide deposited substrate on the susceptor in the reactor at a temperature of 200 ℃ or less and conditions of 1,000 RPM or less, and inject the acidic etching solution to the zinc oxide It provides a wet etching method of zinc oxide, characterized in that for etching.
상기 식각액은 인산, 황산 중에서 선택되는 하나 이상의 성분과 물의 혼합물임을 특징으로 한다.The etchant is a mixture of water and one or more components selected from phosphoric acid and sulfuric acid.
상기 인산, 황산 중에서 선택되는 하나 이상의 성분과 상기 물의 부피비가 1 : 10 내지 1,000 임을 특징으로 한다.At least one component selected from phosphoric acid and sulfuric acid and the volume ratio of the water is characterized in that 1: 10 to 1,000.
또한 상기 식각액은 상기 인산, 황산 중에서 선택되는 하나 이상의 성분과 물의 혼합물에 염산이 추가로 혼합됨을 특징으로 한다.In addition, the etching solution is characterized in that the hydrochloric acid is further mixed with a mixture of one or more components selected from the phosphoric acid, sulfuric acid and water.
또한 상기 식각액은 인산, 염산 및 물의 혼합물이며, 상기 인산, 염산, 물의 부피비가 1 : 0.01 내지 0.5 : 10 내지 1,000 임을 특징으로 한다. In addition, the etchant is a mixture of phosphoric acid, hydrochloric acid and water, characterized in that the volume ratio of the phosphoric acid, hydrochloric acid, water is 1: 0.01 to 0.5: 10 to 1,000.
전술한 바와 같이, 본 발명은 인산, 황산 중에서 선택되는 하나 이상의 성분을 물에 희석하여 아연산화물을 식각하는 식각액으로 사용한다. 인산과 황산은 점도가 비교적 높고, 약산이다. 이들을 사용할 경우, 높은 이방성 식각 특성을 얻을 수 있으며, 식각된 표면이 평탄도를 향상시킬 수 있다. As described above, the present invention is used as an etchant for etching zinc oxide by diluting at least one component selected from phosphoric acid and sulfuric acid in water. Phosphoric acid and sulfuric acid have a relatively high viscosity and are weak acids. When these are used, high anisotropic etching characteristics can be obtained, and the etched surface can improve flatness.
강산을 이용하여 식각을 행하는 경우, 결정학적 이방성 식각 반응을 일으켜, 아연산화물 반도체의 평탄한 식각 표면 형성의 장애 요인이 된다. In the case of etching using a strong acid, crystallographic anisotropic etching reaction occurs, which is a barrier to the formation of a flat etching surface of the zinc oxide semiconductor.
즉, 염산과 같은 강산과 물의 2원(元) 용액(binary solution)을 사용하여 O- polar ZnO를 식각하면 결정학적 이방성 특징에 따라 식각율이 달라지고, 가장 낮은 식각율을 보이는 1011면(facet)이 남아서 결국 육각 피라미드(hexagoanl pyramid)가 형성된다. 이 반응에 있어서 반응식은 아래와 같이 진행되며, 결국, ZnO의 Zn은 이온형태로 용액에 용해되고, ZnO의 산소는 H2O로써 제거 된다(하기 반응식 3). In other words, when the O-polar ZnO is etched using a binary solution of strong acid such as hydrochloric acid and water, the etch rate varies according to crystallographic anisotropy characteristics, and the 1011 facet exhibits the lowest etch rate. ) Remains, eventually forming a hexagonal pyramid. In this reaction, the reaction proceeds as follows. In the end, Zn of ZnO is dissolved in the solution in ionic form, and oxygen of ZnO is removed by H 2 O (Scheme 3).
HCl + H2O -------> H3O+ + Cl- (반응식 1) HCl + H 2 O -------> H 3 O + + Cl - ( scheme 1)
ZnO -------> Zn2 + + O2 - (반응식 2) ZnO -------> Zn 2 + + O 2 - ( scheme 2)
ZnO + 2HCl + H2O ----> Zn2 + + 2H2O + 2Cl- (반응식 3) ZnO + 2HCl + H 2 O ---- > Zn 2 + + 2H 2 O + 2Cl - ( scheme 3)
이때, 염산과 같은 강산을 사용하는 식각 반응의 경우 염산의 수용액 내에서 해리 상수(dissociation constant)(Ka)가 크기 때문에, 식각에 소모된 식각액(etchant)이 충분히 다시 새롭게 식각될 표면에 공급될 수 있다. In this case, since the dissociation constant (K a ) is large in the aqueous solution of hydrochloric acid in the case of the etching reaction using a strong acid such as hydrochloric acid, the etchant consumed for etching is sufficiently supplied to the surface to be newly etched again. Can be.
그러므로, 강산을 사용한 반응은 저농도로 희석되었음에도 불구하고, 비율제한 단계(rate-limiting step)가 확산 제한 공정(diffusion-limited process)이 아닌 국부적인 반응비율 제한 단계(reaction-rate limited step)로 되어, 결국 표면의 상태 및 종류에 따라 결정학적으로 이방성인 식각 특성을 보인다. 즉, 염산과 같은 강산만을 사용할 경우, 식각율은 높아지나, 평탄한 식각 표면을 얻을 수는 없게 되는 것이다(도 3 참조). Therefore, although the reaction with strong acid is diluted to a low concentration, the rate-limiting step is a local reaction-rate limited step rather than a diffusion-limited process. Finally, it shows crystallographically anisotropic etching characteristics depending on the state and type of the surface. In other words, when only a strong acid such as hydrochloric acid is used, the etching rate is high, but a flat etching surface cannot be obtained (see FIG. 3).
이를 개선하기 위해서 본 발명에서는 상대적으로 약산이며, 점도가 높고, 해 리상수가 작은 인산 및/또는 황산용액을 사용한다. 인산은 무색·무취의 점도가 큰 액체이며, 농도가 높아지면 결정화하기 쉽다. 또한, 조해성(潮解性)이 있고, 비휘발성이며, 금속 및 그 산화물을 격렬하게 침식시키는 성질이 있다. 황산은 밀도가 크고 부식성이 있는 액체 화합물이다.In order to improve this, a phosphoric acid and / or sulfuric acid solution, which is relatively weak acid, has a high viscosity, and has a low dissociation constant, is used in the present invention. Phosphoric acid is a colorless and odorless liquid with high viscosity, and is easy to crystallize when the concentration is high. Moreover, it is deliquescent, nonvolatile, and has the property of violently eroding a metal and its oxide. Sulfuric acid is a dense, corrosive liquid compound.
인산 및/또는 황산과 같은 용액은 수용액 내에서 해리 상수가 작기 때문에 소모된 식각액(etchant)의 즉각적인 공급이 느린 특징이 있다. 또한, 점도가 높기 때문에 해리된 식각액(etchant)의 식각될 표면으로의 확산도가 작고, 그로 인하여 식각 반응이 기본적으로 확산비율 제한 방식(diffusion-rate limited regime)을 따르게 된다. 즉, 아연산화물 전체 식각은 결정학적인 등방성 식각을 이루게 되므로, 기존의 강산만을 사용하는 경우에 비하여 식각된 표면의 평탄도가 향상될 수 있다. Solutions such as phosphoric acid and / or sulfuric acid are characterized by a slow supply of consumed etchant because of the low dissociation constant in the aqueous solution. In addition, since the viscosity is high, the dissociation of the etchant to the surface to be etched is small, so that the etching reaction basically follows a diffusion-rate limited regime. That is, since the entire etching of the zinc oxide is a crystallographic isotropic etching, the flatness of the etched surface may be improved as compared with the case of using only a strong acid.
또한 본 발명에서는 식각율을 조절하기 위하여 식각액에 염산을 추가로 혼합할 수도 있다. 이는 앞서 설명한 바와 같이 염산을 사용하는 경우 높은 식각율을 얻을 수 있는 장점을 활용하기 위함이다. In addition, in the present invention, hydrochloric acid may be further mixed with the etching solution in order to adjust the etching rate. This is to take advantage of the advantage of obtaining a high etching rate when using hydrochloric acid as described above.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
아연산화물 반도체는 질화물 반도체와 매우 유사한 특성을 가지고 있으며 자유 여기자 결합에너지(Free Exciton Binding Energy)가 질화물 반도체의 약 3배로서 저온 성장이 가능하다는 등의 장점을 가지고 있다. 이러한 아연산화물의 박막 을 제조하는 방법으로는 레이저 분자선 에피택시(Laser Molecular Beam Epitaxy), 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition, CVD), 또는 펄스레이저 증착(Plus Laser Deposition) 등이 연구되고 있으며, 최근에는 이들 방법에 비해 상대적으로 저온 성장과 넓은 면적의 성장이 가능한 RF 및 직류 마그네트론 스퍼터링(RF, DC magnetron sputtering) 방법이 활발하게 적용되고 있다. Zinc oxide semiconductors have very similar characteristics to nitride semiconductors, and have the advantage that free exciton binding energy is about three times higher than that of nitride semiconductors, enabling low temperature growth. As a method of manufacturing a thin film of zinc oxide, laser molecular beam epitaxy, chemical vapor deposition (CVD), or pulse laser deposition (Plus Laser Deposition) has been studied. Compared to these methods, RF and DC magnetron sputtering (RF) methods, which are capable of relatively low temperature growth and large area growth, are being actively applied.
본 발명의 실시예에서는 RF 마그네트론 스퍼터링(RF magnetron sputtering) 방법을 사용하여 아연산화막을 형성한다.In an embodiment of the present invention, a zinc oxide film is formed by using an RF magnetron sputtering method.
이를 위해서, 먼저 사파이어(Sapphire) 기판 상에 도판트가 포함되어 있는 아연산화물 박막을 증착한다. 이때, 제조될 아연산화물 반도체가 n형 특성을 갖도록 하기 위해서는 도판트로서 알루미늄(Al), 인듐(In), 갈륨(Ga), 및 붕소(B)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나의 성분을 아연산화물 박막에 첨가하거나, 알루미늄(Al), 인듐(In), 갈륨(Ga), 또는 붕소(B)의 성분을 함유한 산화물을 아연산화물 박막에 첨가한다. 이와는 달리, 제조될 아연산화물 반도체가 p형 특성을 갖도록 하기 위해서는 도판트로서 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼륨(K), 질소(N), 인(P), 비소(As), 및 니켈(Ni)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나의 성분을 아연산화물 박막에 첨가하거나, 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼륨(K), 질소(N), 인(P), 비소(As), 또는 니켈(Ni) 성분을 함유한 산화물을 아연산화물 박막에 첨가한다. To this end, first, a zinc oxide thin film containing a dopant is deposited on a sapphire substrate. In this case, in order for the zinc oxide semiconductor to be manufactured to have n-type characteristics, at least one component selected from the group consisting of aluminum (Al), indium (In), gallium (Ga), and boron (B) is used as a dopant. An oxide thin film is added, or an oxide containing aluminum (Al), indium (In), gallium (Ga), or boron (B) is added to the zinc oxide thin film. In contrast, in order for the zinc oxide semiconductor to be manufactured to have p-type characteristics, lithium (Li), sodium (Na), potassium (K), nitrogen (N), phosphorus (P), arsenic (As), and At least one component selected from the group consisting of nickel (Ni) is added to the zinc oxide thin film, or lithium (Li), sodium (Na), potassium (K), nitrogen (N), phosphorus (P), and arsenic (As) ), Or an oxide containing a nickel (Ni) component is added to the zinc oxide thin film.
다음에는, 도판트가 첨가된 아연산화물 박막이 증착된 기판을 열처리 반응기에 장입하고, 아연산화물 박막을 급속 열처리함으로써 아연산화물 박막 내의 도판 트를 활성화시킨다.Next, the dopant-added zinc oxide thin film is loaded into a heat treatment reactor, and the zinc oxide thin film is rapidly heat treated to activate the dopant in the zinc oxide thin film.
다음에는, 산화알루미늄이 첨가된 산화아연(ZnO)을 박막의 재료가 되는 타켓(target)으로 사용하여 RF 마그네트론 스퍼터링(RF magnetron sputtering) 방법으로 사파이어 기판 상에 아연 산화막을 형성한다.Next, zinc oxide (ZnO) to which aluminum oxide is added is used as a target of a thin film to form a zinc oxide film on the sapphire substrate by RF magnetron sputtering.
실시예Example 1 One
앞서 상술한 방법으로 제조한 시편을 반응기의 서셉터 상에 장착시키고, 인산, 염산, 물의 혼합물로 이루어진 식각액을 주입하여 식각을 수행한 후, 식각율(etch rate)과 옆면 기울기(sidewall angle)를 측정하여 그 결과를 아래의 표에 나타내었다. 반응은 200℃ 이하의 온도와 1,000RPM 이하의 조건에서 수행되었다.The specimen prepared by the above-described method was mounted on the susceptor of the reactor, and the etching was performed by injecting an etchant composed of a mixture of phosphoric acid, hydrochloric acid, and water, and then the etch rate and the sidewall angle were measured. The measurement results are shown in the table below. The reaction was carried out at temperatures below 200 ° C. and conditions up to 1,000 RPM.
상기의 표에서 보여지듯이, 인산의 양이 증가할수록 식각율이 향상됨과 동시에 옆면 기울기도 증가함을 알 수 있다. 특히 부피비가 0.1 : 1.5 : 200의 비율인 경우 65± 2°의 옆면 기울기를 나타내었다. 상기 결과로부터 아연산화물 반도체의 구성원소중 아연성분이 인산에 의해서 수용액에 용질 형태로 제거됨을 간접적으로 확인할 수 있다.As shown in the above table, it can be seen that as the amount of phosphoric acid increases, the etch rate is improved and the side slope also increases. Particularly, when the volume ratio is 0.1: 1.5: 200, the side slope of 65 ± 2 ° is shown. From the above results, it can be indirectly confirmed that the zinc component in the elemental elements of the zinc oxide semiconductor is removed in the form of a solute in the aqueous solution by phosphoric acid.
도 1은 상기 부피비의 식각액에 의하여 식각된 표면을 전자현미경으로 찍은 사진이다. 이중 도 1a는 염산 : 인산 : 물 = 0.1ml : 0ml : 200ml인 경우이고, 도 1b는 염산 : 인산 : 물 = 0.1ml : 0.5ml : 200ml인 경우이며, 도 1c는 염산 : 인산 : 물 = 0.1ml : 1.5ml : 200ml인 경우이다. 도면에서 보여지듯이 인산의 부피비가 증가할수록 표면의 육각 피라미드가 감소하여 표면 거칠기가 많이 감소하였다. 이는 인산의 양이 증가함에 따라 식각 반응이 표면 반응 프로세스가 아닌, 확산 제어 프로세스로 발생함을 나타낸다.1 is a photograph taken with an electron microscope of the surface etched by the etchant of the volume ratio. Figure 1a is the case of hydrochloric acid: phosphoric acid: water = 0.1ml: 0ml: 200ml, Figure 1b is the case of hydrochloric acid: phosphoric acid: water = 0.1ml: 0.5ml: 200ml, Figure 1c is hydrochloric acid: phosphoric acid: water = 0.1 ml: 1.5ml: 200ml As shown in the figure, as the volume ratio of phosphoric acid increases, the hexagonal pyramid of the surface decreases, thereby reducing the surface roughness much. This indicates that as the amount of phosphoric acid increases, the etching reaction occurs as a diffusion control process rather than a surface reaction process.
실시예Example 2 2
상기 실시예 1과 동일한 조건에서 황산과 물의 혼합물로 이루어진 식각액을 주입하여, 식각을 수행한 후, 그 결과를 도 2에 나타내었다. 도면에서 보여지듯이 황산의 부피분율이 증가할수록 식각율이 증가하여, 2% 부피비에서 0.9㎛/min의 식각율이 나타남을 알 수 있다. 황산의 부피비가 증가할수록 식각율이 증가하는 것은 황산의 분율이 증가함에 따라 시편을 공격하는 활동적인 식각액(etchant)이 증가하여 액체 내에 존재하는 수용성 종들(soluble species)이 더 강하게 표면에 충돌하기 때문이다. 또한, 후술하는 강산을 단독으로 사용하는 비교예에 비하여 표면 거칠기가 많이 감소하였음을 알 수 있다. Injecting an etchant consisting of a mixture of sulfuric acid and water under the same conditions as in Example 1, after performing the etching, the results are shown in FIG. As shown in the figure, the etching rate increases as the volume fraction of sulfuric acid increases, and it can be seen that an etching rate of 0.9 μm / min appears at a 2% volume ratio. As the volume ratio of sulfuric acid increases, the etching rate increases because the active etchant attacking the specimen increases as the fraction of sulfuric acid increases, so that the soluble species present in the liquid hit the surface more strongly. to be. In addition, it can be seen that the surface roughness is much reduced compared to the comparative example using a strong acid described later alone.
비교예Comparative example
상기 실시예 1과 동일한 조건에서 염산과 물의 혼합물로 이루어진 식각액을 주입하여, 식각을 수행한 후, 그 결과를 도 3에 나타내었다. 도면에서 보여지듯이 염산의 부피분율이 증가할수록 식각율이 증가함을 알 수 있다. 그러나, 이 경우에는 표면이 앞선 실시예에 비하여 많이 거침을 명확하게 확인할 수 있다. Injecting an etchant consisting of a mixture of hydrochloric acid and water under the same conditions as in Example 1, after performing the etching, the results are shown in FIG. As shown in the figure, the etching rate increases as the volume fraction of hydrochloric acid increases. In this case, however, it can be clearly confirmed that the surface is much rougher than the previous embodiment.
본 발명은 상기한 바람직한 실시예와 첨부한 도면을 참조하여 설명되었지만, 본 발명의 개념 및 범위 내에서 상이한 실시예를 구성할 수도 있다. 따라서 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위에 의해 정해지며, 본 명세서에 기재된 특정 실시예에 의해 한정되지 않는 것으로 해석되어야 한다.Although the present invention has been described with reference to the above-described preferred embodiments and the accompanying drawings, different embodiments may be constructed within the spirit and scope of the invention. Therefore, the scope of the present invention is defined by the appended claims, and should be construed as not limited to the specific embodiments described herein.
상술한 바와 같은 본 발명, 아연산화물 습식식각방법에 의하면, 표면 평탄화가 촉진되고, 옆면기울기가 증가되며, 식각율의 조절이 가능하게 되어 박막을 이용한 소자특성이 향상되게 된다. 따라서, 본 발명은 광전소자 및 전자소자 개발 등에 활용될 수 있는 등 응용범위가 크며, 또한 습식식각방법을 이용함에 따라 손상이 없는(damage-free) 표면 특성을 나타낼 수 있다.According to the present invention and zinc oxide wet etching method as described above, surface planarization is promoted, side slopes are increased, and the etching rate can be controlled to improve device characteristics using a thin film. Therefore, the present invention has a large application range, such as can be utilized in the development of optoelectronic devices and electronic devices, and can also exhibit damage-free surface properties by using a wet etching method.
Claims (5)
Priority Applications (1)
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| KR1020050071208A KR100730038B1 (en) | 2005-08-04 | 2005-08-04 | Wet Etch Method of Zinc Oxide |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020050071208A KR100730038B1 (en) | 2005-08-04 | 2005-08-04 | Wet Etch Method of Zinc Oxide |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| KR100730038B1 true KR100730038B1 (en) | 2007-06-20 |
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ID=41633754
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| KR1020050071208A KR100730038B1 (en) | 2005-08-04 | 2005-08-04 | Wet Etch Method of Zinc Oxide |
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| Country | Link |
|---|---|
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Citations (1)
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Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004074611A (en) * | 2002-08-20 | 2004-03-11 | Ricoh Co Ltd | Inkjet recorder |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 한국공개특허 2004-74611호 |
Also Published As
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|---|---|
| KR20070016490A (en) | 2007-02-08 |
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