KR101586441B1 - 광전자소자용 팔라듐 금속층의 식각 방법 - Google Patents

광전자소자용 팔라듐 금속층의 식각 방법 Download PDF

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Abstract

광전자소자용 팔라듐 금속층의 식각 방법이 개시된다.
본 발명의 광전자소자용 팔라듐 금속층의 식각 방법은, (a) 기판에 형성된 금속산화물 반도체층의 상부에 팔라듐을 증착하여 팔라듐 금속층을 마련하는 단계; (b) 상기 팔라듐 금속층 위에 PR 패턴층을 형성하는 단계; 및 (c) 불활성 기체와 활성 기체의 혼합 기체를 이용하여 상기 팔라듐 금속층을 건식 식각하는 단계를 포함하되, 상기 활성 기체는 Cl2 기체, CHF3 기체 및 CF4 기체 중 어느 하나이거나 적어도 둘 이상의 혼합으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의할 경우, Cl2 기체, CHF3 기체 및 CF4 기체 중 어느 하나 또는 적어도 둘 이상의 혼합으로 이루어지는 기체와 Ar 기체의 혼합기체를 이용하여 플라즈마 식각처리함으로써 팔라듐 금속층의 식각벽면에 식각부산물이 재증착하는 정도와 팔라듐 금속층 하부의 금속산화물 반도체층에 가해지는 플라즈마 데미지를 완화시킬 수 있을 뿐만 아니라 팔라듐 금속층에 정확한 패턴을 구현하여 전기적인 신뢰성이 향상된 광전자소자를 제조할 수 있게 된다.

Description

광전자소자용 팔라듐 금속층의 식각 방법{METHOD FOR ETCHING OF PALLADIUM LAYER FOR OPTO-ELECTRONIC DEVICE}
본 발명은, 광전자소자용 팔라듐 금속층의 식각 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 활성기체와 불활성기체의 혼합기체를 이용하여 플라즈마 식각처리함으로써 팔라듐 금속층의 식각벽면에 식각부산물이 재증착하는 것을 완화하고 팔라듐 금속층 하부의 금속산화물 반도체층에 가해지는 플라즈마 데미지를 완화시킬 수 있을 뿐만 아니라 팔라듐 금속층에 정확한 패턴을 구현하여 전기적인 신뢰성이 향상된 광전자소자를 제조할 수 있는 광전자소자용 팔라듐 금속층의 식각 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 광전자소자는 광전력을 변화시키는 소자 또는 광출력을 내거나 광출력을 변환시키는 소자로, 전기를 빛으로 바꾸거나 빛을 전기로 바꾸는 발광 다이오드(이하, 'LED'라 한다), 레이저 다이오드(이하, 'LD'라 한다) 등이 있다.
순방향 바이어스 조건에서 자발적으로 빛을 방출하는 LED나 LD는 시각표시장치, 광데이터 저장장치, 광섬유통신분야에서 매우 중요하게 쓰이고 있다. 최근 정보통신분야의 정보 사용량이 기하급수적으로 증가하면서 보다 많은 양의 정보를 저장할 수 있는 단파장영역의 광전자소자가 요구되고 있다. 또한 에너지 소비율이 낮고 광효율이 높은 광원에 대한 관심이 증가하면서 LED에 대한 관심이 크게 증가하고 있다.
고효율 LED나 LD를 제조하기 위해서는 저저항의 p-형 오믹 접촉 금속이 필요한데, 팔라듐(Pd)은 내산화성 및 저저항을 이룰 수 있기 때문에 LD제조에 p-형 오믹 contacy metal로 사용되고 있다.
그러나, 주기율표상 팔라듐은 백금(Pt) 계열의 천이 금속이지만 다른 천이 금속과는 다르게 자유로운 최외각 전자수가 0이기 때문에 화학적 활성도가 매우 낮다. 그렇기 때문에 팔라듐은 고온의 강산 용액에서만 반응하여 식각될 수 있으며, 플라즈마와의 화학적 상호 작용은 불가능하기 때문에 건식 식각 방법이 상당히 어렵다고 알려져 있다. 따라서 종래에는 팔라듐을 주로 습식 식각 방법을 이용하여 식각하였고, 간접적인 방법으로는 포토레지스터를 이용한 리프트 오프(lift-off) 방법을 이용하였다.
그러나 LD의 릿지(ridge) 구조의 좁은 선 폭 특성상(수 μm), 습식 식각을 사용하면 측면 식각이 활발하게 발생하여 정확한 패턴 형성에 어려움이 있다. 또한 리프트 오프(lift-off) 방법을 사용하여도 좁은 선폭 때문에 대부분의 팔라듐 금속층이 제거되기 때문에 소자의 신뢰성이 떨어지는 문제가 있다. 따라서 소자 제작의 신뢰성과 수율 향상을 위해서는 팔라듐 금속층에 정확한 패턴을 형성할 수 있는 건식 식각 방법이 필요하다.
한국 공개특허 제10-2013-0085880호(2013. 07. 30 공개)
본 발명의 목적은, 활성기체와 불활성기체의 혼합기체를 이용하여 플라즈마 식각처리함으로써 팔라듐 금속층의 식각벽면에 식각부산물이 재증착하는 것을 완화하고 팔라듐 금속층 하부의 금속산화물 반도체층에 가해지는 플라즈마 데미지를 완화시킬 수 있을 뿐만 아니라 팔라듐 금속층에 정확한 패턴을 구현하여 전기적인 신뢰성이 향상된 광전자소자를 제조할 수 있는 광전자소자용 팔라듐 금속층의 식각 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, (a) 기판에 형성된 금속산화물 반도체층 상부에 팔라듐을 증착하여 팔라듐 금속층을 마련하는 단계; (b) 상기 팔라듐 금속층 상부에 PR 패턴층을 형성하는 단계; 및 (c) 불활성 기체와 활성 기체의 혼합 기체를 이용하여 상기 팔라듐 금속층을 건식 식각하는 단계를 포함하되, 상기 활성 기체는 Cl2 기체, CHF3 기체 및 CF4 기체 중 어느 하나이거나 적어도 둘 이상의 혼합으로 이루어지는 광전자소자용 팔라듐 금속층의 식각 방법이 제공된다.
상기 혼합 기체는 Ar 기체와 Cl2 기체를 포함하되 60:40 내지 90:10의 부피비로 혼합될 수 있다.
상기 혼합 기체는 Ar 기체와 CHF3 기체를 포함하되 60:40 내지 90:10의 부피비로 혼합될 수 있다.
상기 팔라듐 금속층의 증착 두께가 300 내지 500nm인 경우, 상기 혼합 기체는 Ar 기체와 Cl2 기체를 포함할 수 있다.
상기 팔라듐 금속층의 증착 두께가 50 내지 200nm인 경우, 상기 혼합 기체는 Ar 기체와 CHF3 기체를 포함할 수 있다.
상기 (c) 단계는 반응성 이온 식각(RIE), 유도결합 플라즈마(ICP) 식각, 화학적 이온 빔 식각(CAIBE), 반응성 이온 빔 식각(RIBE), 전자공명 플라즈마(ECR) 식각 중에서 선택된 방법으로 상기 팔라듐 금속층을 식각할 수 있다.
상기 (a)단계에서 상기 팔라듐은 진공증착법, 스퍼터링법, 이온증착법 중 어느 하나의 방법을 통해 증착될 수 있다.
본 발명에 따르면, Cl2 기체, CHF3 기체 및 CF4 기체 중 어느 하나 또는 적어도 둘 이상의 혼합으로 이루어지는 기체와 Ar 기체의 혼합기체를 이용하여 플라즈마 식각처리함으로써 팔라듐 금속층의 식각벽면에 식각부산물이 재증착하는 정도와 팔라듐 금속층 하부의 금속산화물 반도체층에 가해지는 플라즈마 데미지를 완화시킬 수 있을 뿐만 아니라 팔라듐 금속층에 정확한 패턴을 구현하여 전기적인 신뢰성이 향상된 광전자소자를 제조할 수 있게 된다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일례에 따른 광전자소자용 팔라듐 금속층의 식각 방법을 나타내는 순서도이다.
도 2는 광전자소자의 금속산화물 반도체층 표면에 식각시 플라즈마 데미지가 가해지는 상태를 보여주기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일례에 따른 광전자소자용 팔라듐 금속층의 식각 방법 중 반응성 이온 식각(RIE) 장치를 이용하여 건식 식각하는 과정을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예 1, 실시예 2, 실시예 3 및 비교예의 식각율 비교를 나타낸 그래프로서, Ar 기체 대비 Cl2 기체, CHF3 기체의 함유량을 조절하면서 식각율을 측정한 결과를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 실시예 1, 실시예 2, 실시예 3 및 비교예를 이용하여 식각한 후의 FE-SEM 이미지이다.
도 6은 본 발명의 실시예 1, 실시예 2, 실시예 3 및 비교예의 캐리어 농도 변화를 나타내는 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
본 발명의 일례에 따른 광전자소자용 팔라듐 금속층의 식각 방법(이하, '식각 방법'이라 함)은, 활성 및 불활성기체를 이용하여 건식 식각 처리함으로써 반도체층(금속산화물 반도체층으로서 일 예로 ITO를 포함)에 가해지는 플라즈마 데미지(damage)를 완화시켜 전기적인 신뢰성을 향상시킬 수 있는 광전자소자를 제조하기 위한 것이다.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일례에 따른 식각 방법은, 기판(100)에 형성된 금속산화물 반도체층(200) 상부에 팔라듐을 증착하여 팔라듐 금속층(300)을 마련하는 단계(S100)와, 팔라듐 금속층(300) 상부에 PR 패턴층(400)을 형성하는 단계(S200)와, 불활성 기체와 활성 기체의 혼합 기체를 이용하여 팔라듐 금속층(300)을 건식 식각하는 단계(S300)를 포함한다.
먼저, S100단계에서는 기판(100)에 형성된 금속산화물 반도체층(200)의 상부에 진공증착법, 스퍼터링법, 이온증착법 중 어느 하나의 방법을 이용하여 팔라듐(Pd)을 증착하여 팔라듐 금속층(300)을 마련한다.
본 발명에서, 팔라듐 금속층(300)은 오믹 금속층으로 사용되며 수십 내지 수백nm의 두께로 증착될 수 있다.
다음, S200단계에서는 팔라듐 금속층(300) 상부에 PR 패턴층(400)을 형성한다.
구체적으로, 팔라듐 금속층(300)의 상부에 감광액(PR:Photo Resist)을 도포한 후, 일 예로 원하는 그래핀의 패턴이 새겨진 포토 마스크(photo mask)를 팔라듐 금속층(300)의 상부에 위치시키고 노광기를 이용하여 포토 마스크의 패턴을 감광액에 전사한 후, 현상액(Developer)으로 현상하여 팔라듐 금속층(300)의 상부에 PR 패터닝 작업을 수행하게 된다.
이어서, S300단계에서는 불활성 기체와 활성 기체의 혼합 기체를 이용하여 팔라듐 금속층(300)을 건식 식각하게 되는데 필요없는 부분을 선택적으로 제거시켜 원하는 팔라듐 금속층(300)의 패턴을 형성시키게 된다.
여기서 건식 식각은, 반응성 이온 식각(RIE), 유도결합 플라즈마(ICP) 식각, 화학적 이온 빔 식각(CAIBE), 반응성 이온 빔 식각(RIBE), 전자공명 플라즈마(ECR) 식각 방법 중에서 선택된 방법과 이를 구현하는 장치로 구현될 수 있다.
한편, 본 발명의 일례에서, 불활성 기체는 Ar 기체가 적용될 수 있고, 활성 기체는 Cl2 기체, CHF3 기체 및 CF4 기체 중 어느 하나이거나 적어도 둘 이상의 혼합으로 이루어질 수 있다. 즉, 상기 혼합 기체는 Ar 기체를 포함하고, Cl2 기체, CHF3(트라이플로오로메테인, trifluoromethane) 기체 및 CF4(4불화탄소) 기체 중 어느 하나 또는 적어도 둘 이상을 포함하는 상태로 이루어진다.
도 3에는 구체적인 건식 식각 방법의 일예로 반응성 이온 식각(RIE) 장치를 이용한 건식 식각 과정이 나타나 있다.
반응성 이온 식각 장치는 기체 유입구(601) 및 기체 배출구(602)가 마련된 반응 챔버(603), 기판(100)을 지지하기 위해 반응 챔버(603) 내에 배치되고 음극인 기판 지지대(604), 반응 챔버(603) 상부에 배치되는 양극(605), RF전력을 제공하기 위한 RF 전력발생기(606)를 포함한다. 본 발명에서는, 기체 유입구(601)를 통해 식각 활성기체(활성 기체와 불활성 기체가 혼합된 혼합 기체)를 공급하면서 양극(605)을 접지시키고 음극인 기판 지지대(604)에 RF 전력을 공급하면 반응 챔버(603) 내에 식각 활성 기체 플라즈마(607)를 발생시킬 수 있고, 식각 활성 기체 플라즈마(607) 내의 이온이 기판 지지대(604) 상에 놓인 기판(100), 금속산화물 반도체층(200) 및 팔라듐 금속층(300)의 결합체에 수직으로 입사되어 이온의 충격에 의한 운동량으로 팔라듐 금속층(300)을 식각할 수 있게 된다.
이와 같이, 본 발명은 식각 활성기체로서 활성기체와 불활성기체의 혼합기체를 사용함으로써, 식각이 이루어지는 동안 이온 폭격(ion bombardment)에 의해 떨어져 나간 팔라듐 부산물이 식각 벽면에 다시 증착되는 현상(re-deposited)이 발생하는 것을 완화하여 더욱 높은 식각율을 제공할 수 있게 된다.
또한, 본 발명은, 전술한 이온 폭격에 의한 팔라듐 금속층(300) 식각 후 하부의 반도체층(금속산화물 반도체층)에 가해지는 플라즈마 데미지(damage)를 완화시킬 수 있게 된다.
혼합기체(활성기체와 불활성기체의 혼합)를 사용하여 re-deposited 현상의 발생 및 플라즈마 데미지 완화를 구현할 수 있는 내용에 대해 이하 간략하게 설명한다.
일반적인 플라즈마 식각의 반응과정은 반응입자 즉 플라즈마 내에 형성된 이온과 라디컬을 통한 식각할 시료의 표면반응 및 물리적 반응에 의한 식각물의 제거를 통한 식각을 진행하게 된다. 이때 radical은 화학적 반응을 촉진시키며 ion은 물리적반응 및 화학적반응을 동시에 시료의 표면에 반응하게 된다. 하지만 Pd와 같은 화학적 반응이 거의 발생하지 않는 금속의 건식식각과정은 radical에 의한 화학적 반응 또는 반응성 ion을 통한 화학적 반응이 거의 발생하지 않기 때문에 불활성 이온을 통한(즉, Ar 가스 이온) 물리적 식각 형태로 고에너지를 가진 이온들을 기판표면에 충돌시켜 입자의 운동량이 식각 물질의 결합에너지는 끊게 하여 여분의 운동에너지를 가진 기판의 입자들이 표면을 이탈하는 형태로 식각을 진행하게 한다.
즉, Pd 박막의 식각 메커니즘은 화학적인 반응에 의한 식각 메커니즘보다 물리적인 스퍼터링 효과에 의해 식각 메커니즘이 지배적이다. 하지만 이러한 물리적 스퍼터링에 의한 식각은 Pd 기판의 입자들이 Ar이온의 스퍼터링에 의해 표면을 이탈할 때 Pd 또는 Pd+ 형태로 제거 되며 이는 휘발성이 좋지 않기 때문에 미처 휘발하지 못한 Pd+ 또는 Pd 들은 다시 기판으로 재증착 되는 현상(re-deposited 현상)을 발생하게 된다. 이러한 재증착 형상은 식각벽면의 패턴 외곡을 초래하므로 정확한 패터닝을 구현할 수 없게 된다. 이때 활성가스인 Chlorine 계열 Cl2 가스와 Fluorine 계열의 CHF3, CF4 가스등을 첨가하여 PdCl 또는 PdF 형태의 식각 화합물 및 polymer 막을 형성하여 Pd 식각벽면 등의 passivation 효과로 인하여 재증착 현상을 완화시킬 수 있다. 더불어 Pd 박막의 식각 종료 시점에 Ar이온 스퍼터링에 의한 반도체 기판의 물리적 충격에 직접적으로 작용할 때 이러한 passivation막의 형성이 반도체 표면 damage를 완화시킬 수 있다. 또한 더불어 활성가스 첨가에 따른 식각율 제어를 통해 식각 sidewall angle을 공정 조건을 따라 조절할 수 있다.
이하, 본 발명에 의한 건식 식각방법을 수행하기 위한 식각 활성 기체에 대해 좀 더 구체적으로 설명한다.
본 발명의 일례에서, 식각활성 기체로서의 상기 혼합 기체는 Ar 기체와 Cl2 기체를 포함하되 60:40 내지 90:10의 부피비로 혼합되어 이루어질 수 있다.
여기서 Cl2 기체의 혼합비가 혼합기체 전체 100부피% 대비 10부피% 미만으로 혼합되는 경우, 본 발명의 식각 방법을 통해 제조되는 광전자소자의 캐리어 농도가 상당히 낮아져서 우수한 전기적 특성을 갖는 광전자소자를 얻기 힘들 우려가 있어 바람직하지 않다.
부연하자면, Cl2 활성가스 첨가에 따른 효과가 미비하므로 Ar+ 이온의 물리적 sputtering 또는 ion bombardment에 의해 반도체층이 물리적 데미지를 받게 되어 표면 defect에 의해 전기적 특성이 저하된다.
또한, Cl2 기체의 혼합비가 혼합기체 전체 100부피% 대비 40부피%를 초과하여 혼합되는 경우, 식각벽면에 팔라듐 부산물의 재증착(re-deposited) 현상이 발생하여 식각율이 급격히 감소하게 되며 결국 식각벽면의 수직성이 떨어질 우려가 있어 바람직하지 않다.
부연하자면, Cl2 기체의 혼합에 따른 식각율 감소 원인은 화학적 반응을 거의 하지 않는 Pd 박막의 특성상 Ar 가스에 의한 sputtering 효과를 반응성 가스인 Cl2 가스가 방해하기 때문에 Cl2 가스의 농도가 증가할수록 식각 속도는 감소하게 된다.
또한 이러한 Ar 가스에 의한 sputtering 에 의한 물리적 식각은 Pd 박막 아래층의 반도체층에 이온폭격을 가하게 되어 표면에 defect를 형성시키게 된다. 이러한 defect는 반도체층의 전기적 특성을 저하시키는 원인이 되며 일련의 행위를 플라즈마 데미지라 한다.
본 발명의 다른 예에서, 식각활성 기체로서의 상기 혼합 기체는 Ar 기체와 CHF3 기체를 포함하되 60:40 내지 90:10의 부피비로 혼합되어 이루어질 수 있다.
전술한 부피비로 혼합되는 경우, CHF3 기체의 혼합으로 인하여 식각 벽면의 팔라듐 부산물인 PdF 또는 PdF+ 형태의 polymer 막을 형성하여 passivation효과로 인하여 식각 벽면의 수직성이 감소되지만 식각 후 반도체층이 받는 데미지는 상쇄시켜 준다.
여기서 CHF3 기체의 혼합비가 혼합기체 전체 100부피% 대비 10부피% 미만으로 혼합되는 경우, 본 발명의 식각 방법을 통해 제조되는 광전자소자의 캐리어 농도가 상당히 낮아져서 우수한 전기적 특성을 갖는 광전자소자를 얻기 힘들 우려가 있어 바람직하지 않다.
또한, CHF3 기체의 혼합비가 혼합기체 전체 100부피% 대비 40부피%를 초과하여 혼합되는 경우, 식각벽면에 팔라듐 부산물의 재증착(re-deposited) 현상이 발생하여 식각율이 급격히 감소하게 되며 결국 식각벽면의 수직성이 더욱 떨어질 우려가 있어 바람직하지 않다.
한편, 팔라듐 금속층(300)은 전술한 바와 같이 수십 내지 수백nm의 두께를 증착될 수 있는데, 팔라듐 금속층(300)의 증착 두께가 감소할수록 식각율에 대한 영향을 상대적으로 덜 받게 되며, 반대로 팔라듐 금속층(300)의 증착 두께가 증가할수록 식각율에 대한 영향을 더욱 크게 받게 된다.
또한, 본원발명은 후술하는 바와 같이, Ar 기체와 Cl2 기체를 혼합한 혼합 기체를 사용하여 팔라듐 금속층(300)을 건식 식각했을 때의 식각율이 Ar 기체와 CHF3 기체를 혼합한 혼합 기체를 이용하여 팔라듐 금속층(300)을 건식 식각했을 때의 식각율보다 상대적으로 크게 나타나는 것을 확인할 수 있다.
따라서, 본 발명에서는, 팔라듐 금속층(300)의 두께가 50 내지 200nm로 형성되는 경우 Ar 기체와 CHF3 기체를 혼합한 혼합 기체를 사용하여 식각처리할 수 있다. 또한, 팔라듐 금속층(300)의 두께가 300 내지 500nm로 형성되는 경우 Ar 기체와 Cl2 기체를 혼합한 혼합 기체를 사용하여 식각처리할 수 있다.
본 발명은, 전술한 바와 같이, Ar 이온의 sputtering을 통한 물리적 식각에 의한 식각 벽면의 수직성 형상과 활성가스에 의한 화합물 형성으로 인한 sidewall passivation 형상 및 식각율 제어를 통해 식각 벽면의 식각 후 angle을 제어할 수 있게 된다.
정리하자면 본 발명은, Ar 기체를 포함하고, Cl2 기체, CHF3(트라이플로오로메테인, trifluoromethane) 기체 및 CF4(4불화탄소) 기체 중 어느 하나 또는 적어도 둘 이상을 포함하는 혼합기체를 이용하여 팔라듐 금속층(300)을 식각하게 되면, Ar 단일기체를 사용하여 식각했을 경우에 비해 식각부산물의 재증착 발생 정도 및 플라즈마 데미지를 완화시킬 수 있을 뿐만 아니라 팔라듐 금속층(300)에 정확한 패턴을 구현하여 전기적인 신뢰성이 향상된 광전자소자를 제조할 수 있게 된다.
이하 본 발명을 실시예 및 비교예를 통하여 더욱 상세하게 설명한다.
실시예 1 : Ar 기체와 Cl 2 기체를 혼합한 혼합기체를 사용하여 팔라듐 금속층을 식각
300nm의 두께를 갖는 팔라듐 금속층의 식각 처리를 ICP(Inductive Coupled Plasma) 장비를 이용하여 실시하되, 반응챔버의 압력이 약 10mTorr이고, 기판(팔라듐 금속이 적층된 기판)의 온도가 약 25도 인 상태에서 10분간 진행하였다. 식각활성기체로 Ar 기체 40 sccm와 Cl2 기체 10 sccm을 반응챔버 내로 투입하였으며, 기판지지대에 200W의 전력을 인가하였다.
실시예 2 : Ar 기체와 Cl 2 기체를 혼합한 혼합기체를 사용하여 팔라듐 금속층을 식각
실시예 1에서 Ar 기체 30sccm 대비 Cl2 기체 20sccm를 혼합하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 진행하였다.
실시예 3 : Ar 기체와 CHF3 기체를 혼합한 혼합기체를 사용하여 팔라듐 금속층을 식각
실시예 1에서 식각활성기체로 Ar 기체 40sccm와 CHF3 기체 10sccm을 혼합하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 진행하였다.
비교예 : Ar 단일기체를 사용하여 팔라듐 금속층을 식각
실시예 1에서 식각활성기체로 Ar 단일기체를 사용하는 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 진행하였다.
식각율 변화 측정
상기 실시예 1, 실시예 2, 실시예 3 및 비교예를 이용하여 팔라듐 금속층을 식각했을 때의 식각율을 측정하였으며, 식각한 후의 식각벽면 이미지를 촬영하였다.
구체적으로, 식각율 측정은 박막 두께측정 장비인 surface profilometer(-step, AS-500 model by KLA Tencor) 이용하여 측정하였으며 식각 벽면 이미지는 High Resolution Field Emission Scanning Electron Microscope(FE-SEM)을 이용하였다.
도 4는 본 발명의 실시예 1, 실시예 2, 실시예 3 및 비교예의 식각율 비교를 나타낸 그래프로서, Ar 기체 대비 Cl2 기체, CHF3 기체의 함유량을 조절하면서 식각율을 측정한 결과를 나타낸 것이고, 도 5는 본 발명의 실시예 1, 실시예 2, 실시예 3 및 비교예를 이용하여 식각한 후의 FE-SEM 이미지이다.
도 4를 살펴보면 비교예의 경우 약 600Å/min으로 가장 높은 식각율을 나타냄을 확인할 수 있었다. 그러나, 도 5를 살펴보면 식각 벽면에 식각 부산물이 재증착되어 있는 것을 확인할 수 있었다. 즉, 비교예의 경우 높은 식각율을 나타냄에도 불구하고 정확한 팔라듐 금속 패턴을 형성하는데 있어서는 문제가 있음을 확인할 수 있었다.
이에 반해, 도 4를 살펴보면 실시예 1의 경우 약 300Å/min의 식각율을 나타내었으며, 실시예 2의 경우 약 170Å/min의 식각율을 나타내었으며, 실시예 3의 경우 약 130Å/min의 식각율을 나타냄을 확인할 수 있었다.
실시예 1 내지 실시예 3의 경우, 비교예에 비해 상대적으로 낮은 식각율을 나타내지만, 도 5를 살펴보면, 특히 실시예 1 및 실시예 2의 경우 팔라듐 부산물이 식각벽면에 거의 부착되어 있지 않으므로 정확한 팔라듐 금속 패턴을 형성함을 확인할 수 있었다.
캐리어 농도 변화 측정
상기 실시예 1, 실시예 2, 실시예 3 및 비교예를 이용하여 제조된 광전자소자 표면의 캐리어농도를 측정하였다. 캐리어 농도 변화는 전기적 특성을 살펴볼 수 있는 것으로서, Hall effect measurement system 장비를 이용하여 측정 하였다.
도 6은 본 발명의 실시예 1, 실시예 2, 실시예 3 및 비교예의 캐리어 농도 변화를 나타내는 그래프이다.
도 6을 살펴보면, 비교예의 캐리어 농도는 약 -1*1016/cm3 정도를 나타낸 반면에 실시예 1 내지 실시예 3의 경우 비교예보다 상승된 약 -1*1018/cm3 정도의 캐리어 농도를 나타냄을 확인할 수 있었다.
이를 통해, 비교예의 경우 높은 이온화율로 인한 이온 폭격에 의해 팔라듐 금속층 하부의 ITO층에 심각한 플라즈마 데미지가 가해짐을 알 수 있으며, 반면에 실시예 1 내지 실시예 3의 경우 비교예에 비해 상대적으로 ITO층에 플라즈마 데미지가 거의 가해지지 않은 것을 확인할 수 있었다.
즉, 실시예 1 내지 실시예 3의 경우 비교예에 비해 전기적 특성이 더 향상되는 것을 확인할 수 있었다.
본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.

Claims (7)

  1. (a) 기판에 형성된 금속산화물 반도체층 상부에 팔라듐을 증착하여 팔라듐 금속층을 마련하는 단계;
    (b) 상기 팔라듐 금속층 상부에 PR 패턴층을 형성하는 단계; 및
    (c) 불활성 기체와 활성 기체의 혼합 기체를 이용하여 상기 팔라듐 금속층을 건식 식각하는 단계를 포함하되,
    상기 활성 기체는 Cl2 기체, CHF3 기체 및 CF4 기체 중 어느 하나이거나 적어도 둘 이상의 혼합으로 이루어지고,
    상기 팔라듐 금속층의 증착 두께가 300 내지 500nm인 경우, 상기 혼합 기체는 Ar 기체와 Cl2 기체를 포함하되 60:40 내지 90:10의 부피비로 혼합되며,
    상기 팔라듐 금속층의 증착 두께가 50 내지 200nm인 경우, 상기 혼합 기체는 Ar 기체와 CHF3 기체를 포함하되 60:40 내지 90:10의 부피비로 혼합되는 것을 특징으로 하는 광전자소자용 팔라듐 금속층의 식각 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 (c) 단계는 반응성 이온 식각(RIE), 유도결합 플라즈마(ICP) 식각, 화학적 이온 빔 식각(CAIBE), 반응성 이온 빔 식각(RIBE), 전자공명 플라즈마(ECR) 식각 중에서 선택된 방법으로 상기 팔라듐 금속층을 식각하는 것을 특징으로 하는 광전자소자용 팔라듐 금속층의 식각 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 (a)단계에서 상기 팔라듐은 진공증착법, 스퍼터링법, 이온증착법 중 어느 하나의 방법을 통해 증착되는 것을 특징으로 하는 광전자소자용 팔라듐 금속층의 식각 방법.
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