KR20030067847A - 갈륨아세나이드 반도체 미세구조물의 제조 방법 - Google Patents

갈륨아세나이드 반도체 미세구조물의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 갈륨아세나이드(GaAs) 반도체 미세구조물의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, GaAs를 이용하여 사각 단면의 빔을 갖는 구조물을 제작할 수 있다. 또한, 수산화 암모늄 계열의 식각액을 사용하였고 조성에 따라 GaAs 기판에 대하여 0.12μm/분 ~ 4.80μm/분의 <100> 방향 식각률을 얻을 수 있다. 더욱이, GaAs의 16 가지 식각액 조성에 따른 식각 특성과 방향별 식각 특성을 파악하였고, 그 중 특별히 30Wt% NH4OH: 30Wt% H2O2: H2O = 25ml : 25ml : 450ml의 식각액 조성을 사용하여 부유된 사각 단면의 빔과 같은 미세구조물을 제조하는 실시 예를 보였다.
본 발명은 300℃ 미만의 저온 공정으로 상기 부유된 사각 단면의 미세구조물 제조기술을 구현하므로 MMIC (Monolithic microwave integrated circuit)나 광소자 등의 제조 완료 전, 또는 후에 진행할 수가 있다. 더욱이, 본 발명은 기판 저항에 의한 전기적 손실을 줄임으로써 Q 팩터 및 튜닝 범위가 개선된 RF 필터나 VCO(Voltage-Controlled Oscillator)에 응용 가능하다. 또한, 부유될 미세 구조물 위에 레이저 및 LED와 같은 발광부나 포토다이오드와 같은 수광부를 집적화시킬 경우, 발광 및 수광원 자체를 구동시킬 수 있는 구조물 제작이 가능하다.

Description

갈륨아세나이드 반도체 미세구조물의 제조 방법{Fabrication Method for GaAs Semicoductor Microstructure}
본 발명은 GaAs의 식각액 조성에 따른 식각 특성과 방향별 식각 특성을 이용함으로써 부유된 사각 단면의 GaAs 미세구조물을 형성시키도록 한 GaAs 반도체 미세구조물의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 미세전기기계시스템(Micro Electro Mechanical System: MEMS)에서는 기판 및 구조물의 재료로서 주로 실리콘을 이용한 연구가 많이 진행되어 왔다. 이는 기존의 실리콘 반도체 공정 및 장비를 MEMS 공정에 그대로 적용할 수 있을 뿐만 아니라 실리콘의 기계적 특성이 우수하고 실리콘 기판의 가격이 저렴하다는 장점에 기인한 것이다.
이에 비하여, GaAs는 실리콘에 비하여 많은 장점을 지니고 있으나 이를 이용한 미세 가공에 대한 연구가 미미한 실정이다. GaAs는 빠른 전자 이동도(Electron Mobility)와 포화 속도(Saturate Drift Velocity), 우수한 열적 안정성, 준-부도체(Semi-Insulating) 상태의 높은 저항, 넓은 직접 천이(Direct Bandgap) 등 실리콘에 비하여 독특한 장점을 지닌다. 빠른 전자 이동도 및 포화 속도를 갖는 특성으로 GaAs 반도체는 수십 GHz 영역의 고주파 대역에서 동작하는 고속 집적회로의 제조에 주로 이용되어 왔다. 또한, 준-부도체 상태의 높은 저항을 갖는 특성은 집적화된 회로(Monolithic Microwave Integrated Circuit: MMIC)의 제조 시 기판의 전류 손실을 크게 줄일 수 있게 한다. 이러한 이유로 GaAs 반도체는 고주파 통신용 부품 제조의 핵심 부품 기술로서 그 위치를 확보하고 있다. 또한, GaAs 반도체는 직접 천이의 특성을 갖고 있어서 가시광선 영역에서의 발광원으로 사용되는 레이저 다이오드, 발광 다이오드 등과 수광원으로 사용되는 포토 다이오드 등의 제조에도 많이 이용되어 왔다. 따라서, 이러한 GaAs의 장점을 바탕으로 GaAs 미세 가공 기술을 응용할 경우, 기존의 GaAs 소자의 성능을 더욱 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 고주파 및 광 응용의 새로운 기능을 가지는 소자 제조가 가능할 것으로 기대된다.
일반적으로, 대부분의 GaAs 식각액은 GaAs 기판의 표면을 산화시켜 산화막을 형성시킨 후 그 산화막을 제거시키는 순서로 작용한다. 일반적인 식각액은 산화제, 용해제 및 희석제로 구성된다. GaAs의 산화막은 양쪽성 물질이므로 산 및 염기 어느 것이나 용해제로서 사용될 수가 있다. 산화제로 사용되는 물질로는 H2O2, K2Cr2O7등이 있으며, 용해제로는 NH4OH, H2SO4, H3PO4, HF, Br2, C6H8O7(구연산), HCl, KOH, NaOH 등의 산 및 염기 물질이 있다. 또한, 희석제는 혼합 용액의 농도 조절을 위해 사용되는데, H2O, CH3OH, C2H5OH 등이 주로 사용된다. 기타 물질들 중에서 CH3COOH는 약산으로써 반응성이 약하기 때문에 강산에 혼합하여 버퍼용액으로 희석시키는데 사용되며, NaOCl은 산화 및 용해 작용을 동시에 하므로 단독으로 사용하거나 다른 용해제와 혼합하여 사용하기도 한다.
이러한 GaAs 식각액에 의해 식각된 (001) GaAs 기판의 대표적인 식각 단면은 도 1a, 도 1b 및 도 1c의 세가지 형상으로 나타난다. 즉, 식각액에 따라 도 1a, 도 1b 및 도 1c의 세가지 형상이 모두 나타나기도 하고 도 1a의 형상만이 나타나기도 한다. 염산 계열, 브롬 계열, NaOCl 계열 및 염화암모늄 계열의 식각액에서 도 1a, 도 1b 및 도 1c의 세가지 형상이 모두 나타난다. 여기서, 각도(θ)는 GaAs 기판(1)의 식각 경사면과 식각 기판면 사이의 각도로서, 도 1a에서는 각도(θ)가 90°보다 크고, 도 1b에서는 각도(θ)가 90°와 동일하고, 도 1c에서는 각도(θ)가 90°보다 작다.
그런데, 상기 식각면의 거칠기, 상기 식각 경사면과 상기 식각 기판면과의경계 형태 및 독성 등을 고려하여 수산화 암모늄 계열의 식각액이 많은 주목을 받아왔고, 이에 대한 식각 특성 연구가 활발하게 이루어져 왔다. 예를 들면, 미국 RCA 연구소의 Gannon 등은 GaAs의 도펀트 종류와 도핑 농도에 따른 식각률을 연구하였으며, 일정한 조성비를 갖는 수산화 암모늄과 과산화 수소의 절대 농도에 따른 식각률에 관하여 연구하였다. 벨 연구소의 LePore 등은 Ga1-XAlXAs에서 Al의 비율이 증가함에 따라 식각률이 감소함을 밝혔다. 모토롤라사의 Kenefick은 식각액의 산도와 지그 재질에 따른 식각률을 연구하였다. 스탠포드 대학의 Hill 등은 InXGa1-XAs의 In 농도에 따른 식각률과 온도에 따른 식각률을 연구하였다.
이러한 연구를 기초로 한 GaAs 습식 식각의 특성상, 미세 가공 기술 구조물중 가장 간단한 형태인 브리지(Bridge)가 [100] 방향과 [110] 방향 사이의 구간에서만 제조 가능하였다. 즉, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 부유 직전의 [110] 방향 빔(11)은 GaAs 습식 식각의 특성상, 빔(11)의 식각 경사면이 GaAs 기판(10)의 식각면과 이루는 각도(θ)가 74°를 나타낸다. 여기서, 미설명 부호 13은 저 응력 질화막의 재질로 구성된 식각 마스크이다. 상기 빔(11)의 폭(W1)과 두께(h1)는 W1= 2h1tan(π/2 - θ1)의 식에 의해 나타낼 수가 있다. 이러한 성질을 이용하여 영국의 Chong 등이 열전쌍형 적외선 센서에 역삼각형 단면을 갖는 [110] 방향 미세 브리지를 제조하였다.
그러나, 종래에는 상기 수산화 암모늄 계열의 식각액이 특정 조성에 국한되어 연구되거나 이용되어 왔고, [110] 방향 빔의 부유를 통해 빔의 단면이 역삼각형의 형태를 지닌다. 이로써, 벌크(bulk) GaAs에서 부유된 사각형 단면을 갖는 구조물을 제조하기가 어렵고, 여러 가지 응용 범위에 제한이 뒤따른다. 따라서, GaAs 몸체 미세 가공에서의 응용을 위해서는 전체 수산화 암모늄 식각액의 조성비 변화에 따른 습식 식각 특성의 파악이 요구되고, 또한 이 결과를 이용하여 단일 GaAs 웨이퍼에 부유된 사각 단면 구조의 미세구조물을 제조하는 방법이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
따라서, 본 발명의 목적은 부유된 사각 단면의 GaAs 미세구조물을 형성시키도록 한 반도체 소자 제조방법을 제공하고, 수산화 암모늄 계열 식각액의 조성비에 따른 GaAs의 식각 특성 및 방향별 식각 특성을 제공하는데 있다.
참고로 본 발명의 기술에 사용한 결정 방향의 표시는, 밀러인덱스의 표기 규약을 따르며, (abc)는 하나의 특정 결정면을, {abc}는 같은 방향군의 결정면들을, [abc]는 하나의 특정 방향을, <abc>는 같은 방향군을 의미한다.
도 1a, 도 1b 및 도 1c는 일반적인 GaAs의 식각 형상을 나타낸 단면 구조도.
도 2는 종래의 GaAs 습식 식각 기술에 의한 부유 직전의 [110] 방향 빔을 나타낸 단면도.
도 3은 도 2의 빔을 나타낸 SEM (Scanning electron microscope) 사진도.
도 4는 본 발명의 반도체소자 제조방법에 적용된 식각액의 16가지 조성에 따른 GaAs {100} 면의 식각률을 나타낸 표.
도 5는 도 4의 GaAs {100} 면의 식각률을 3차원으로 나타낸 그래프.
도 6은 GaAs의 결정 방향별 식각 특성 파악을 위해 이용된 웨곤 휠(Wagon Wheel) 모양을 나타낸 패턴도.
도 7a, 도 7b 및 도 7c는 본 발명의 제조방법에 의한 GaAs 결정 방향에 따른 빔 단면 프로파일 및 언더컷을 나타낸 SEM 사진도.
도 8은 도 6의 웨곤 휠의 각 언더컷 방향에 따른 GaAs 언더컷 식각률을 나타낸 그래프.
도 9는 본 발명의 제조방법을 위한 식각액 조성에 대한 결정 방향별 언더컷 식각률 및 결정 방향간의 언더컷 비를 나타낸 표.
도 10a 및 도 10b는 도 9의 결정 방향간의 언더컷 비를 식각액 조성에 따라 3차원으로 나타낸 그래프.
도 11은 수산화암모늄 계열 식각액의 조성에 따른 GaAs의 결정 방향별 단면의 사진을 나열한 표.
도 12는 본 발명의 제조방법에 의해 부유된 [100] 방향 빔들을 나타낸 SEM 사진도.
도 13a 내지 도 13d는 본 발명의 제조방법을 나타낸 단면 공정도.
도 14a는 본 발명을 이용하여 제작할 수 있는 VCO나 RF filter 시스템의 개념도.
도 14b는 수·발광 장치와 본 발명에 의해 부유된 구조물을 집적화한 광 시스템의 개념도.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 GaAs 반도체 미세구조물의 제조 방법은, GaAs 기판의 일부분 상에 식각 마스크의 패턴을 형성시키는 단계; 상기 식각 마스크의 패턴을 이용하여 상기 기판을 수산화 암모늄 계열의 식각액에 의해 [001] 방향으로 제 1 깊이만큼 습식 식각시키는 단계; 및 상기 패턴 아래의 기판의 부분을 상기 식각액에 의해 [001] 방향으로 습식 식각시킴으로써 상기 기판으로부터 부유된, 사각 단면의 미세구조물을 형성시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로는, 상기 부유된 사각 단면의 미세구조물을 형성시키는 단계는, 상기 부분의 측벽에 측벽 식각 마스크의 패턴을 형성시키는 단계; 및 상기 식각 마스크 및 상기 측벽 식각 마스크를 이용하여 상기 기판을 상기 식각액에 의해 상기 제 1 깊이보다 깊은 제 2 깊이만큼 습식 식각시킴으로써 상기 부유된 사각 단면의 미세구조물을 형성시키는 단계를 포함한다.
또한, 상기 기판은 건식 식각 또는 수산화 암모늄 계열의 식각액을 통하여 습식 식각시킬 수 있고, 식각액의 조성에 따라 식각률은 0.12μm/분에서 4.80μm/분 사이의 값을 가질 수 있다. 특별히 본 발명에서는 30Wt% NH4OH: 30Wt% H2O2: H2O = 25ml : 25ml : 450ml의 식각액을 사용하여 미세 구조물을 부유시킬 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 의한 GaAs 반도체 미세구조물의 제조 방법을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명자들은, 수산화 암모늄 계열의 식각액, 예를 들어 수산화 암모늄(NH4OH), 과산화수소(H2O2) 및 물(H2O)의 혼합액을 이용한 GaAs의 습식 식각에 대하여 GaAs {100} 면의 식각률, 단면 식각 프로파일, 언더컷 특성 및 언더컷 률과 같은 습식 식각 특성을 연구하였다. 상기 습식 식각을 30Wt% 수산화 암모늄, 30Wt% 과산화수소 및 물로 구성된 식각액을 이용하여 18℃의 온도에서 수행하였으며, 식각액 총량을 항상 500ml로 고정시켰다.
상기 30Wt% 수산화 암모늄과 30Wt% 과산화수소의 16가지 조성에 따른 GaAs {100} 면의 식각률을 측정하고, 그 측정 결과를 도 4의 표에 나타내었다. 또한 상기 측정 결과를 도 5에 도시된 바와 같이, 3차원의 그래프로 나타내었다. 여기서, 상기 [001] 방향 식각률은 조성에 따라 최소 0.12μm/분에서 4.80μm/분 사이의 값을 갖는다. 일반적으로 과산화수소의 농도가 높을수록 상기 식각률은 증가하지만 식각 균일도와 표면 거칠기가 나빠진다. 이와 반대로, 과산화수소의 농도가 낮아질수록 상기 식각률은 감소하지만 식각 균일도와 표면 거칠기가 좋아진다. 여러 가지의 조성비중에서 30Wt% H2O2: 30Wt% NH4OH: H2O = 25ml : 25ml : 450ml인 식각액에서 비교적 좋은 식각 균일도와 표면 거칠기를 나타내었고, 평균 0.6μm/분의 식각률을 나타내었다.
또한, 도 6에 도시된 바와 같은 웨곤 휠(Wagon Wheel) 모양 패턴을 이용하여 (001) GaAs 기판 상의 결정 방향에 따른 빔 단면 프로파일을 측정하고 그 결과를 도 7에 나타내었으며, (001) GaAs 기판 상의 결정 방향에 따른 언더컷 률을 측정하고 그 결과를 도 8에 나타내었다. 이때, 식각액으로는 30Wt% H2O2: 30Wt% NH4OH: H2O = 25ml : 25ml : 450ml의 혼합 용액을 사용하였다. 한편, 식각 마스크로는 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 공정에 의해 적층된 저응력(Low Stress)의 질화막을 사용하였다.
일반적으로 알려진 바에 의하면, [1-10] 방향 빔의 단면 프로파일에서는 도 7a에 도시된 바와 같이, 식각 경사면과 식각 기판면 사이의 각도가 137°를 이루고, [100] 방향 빔의 단면 프로파일에서는 도 7b에 도시된 바와 같이, 식각 경사면과 식각 기판면 사이의 각도가 90°를 이루고, [110] 방향 빔의 단면 프로파일에서는 도 7c에 도시된 바와 같이, 식각 경사면과 식각 기판면 사이의 각도가 74°를 이루었다.
상기 웨곤 휠의 각 방향별 언더컷 률은 도 8에 도시된 바와 같이, 나비 모양의 형태로 나타난다. 즉, 상기 언더컷 률이 [110] 방향에서 [100] 방향으로 갈수록 증가하여 [100] 방향에서 최대로 되고, [100] 방향에서 [1-10] 방향으로 갈수록 감소한다.
또한, 다섯가지의 조성에 대한 [1-10], [110] 및 [100] 방향별 언더컷 률 및 [1-10], [110] 및 [100] 방향간의 언더컷 비를 측정하고 그 결과를 도 9의 표에 나타내었다. 이와 아울러 [1-10], [110] 및 [100] 방향간의 언더컷 비를 도 10에 도시된 바와 같이, 그래프로 나타내었다.
즉, [110] 방향 언더컷 률(B)에 대한 [1-10] 방향 언더컷 률(A)의 언더컷 비(A/B)는 1.00에서 1.49 사이의 값을 가지며, 30Wt% NH4OH: 30Wt% H2O2: H2O = 25ml : 25ml : 450ml인 식각액에서 가장 큰 1.49의 값을 갖는다. [110] 방향 언더컷 률(B)에 대한 [100] 방향 언더컷 률(C)의 언더컷 비(C/B)는 1.98에서 3.97 사이의 값을 가지며, 30Wt% NH4OH: 30Wt% H2O2: H2O = 25ml : 25ml : 450ml인 식각액에서 가장 큰 3.97의 값을 갖는다. 따라서, 30Wt% NH4OH: 30Wt% H2O2: H2O = 25ml : 25ml : 450ml인 식각액이 가장 바람직한 언더컷 비를 나타냄을 알 수 있다.
한편, 도 11에 도시된 것과 같이 식각액의 조성에 따른 빔의 식각 단면 프로파일을 살펴보면, [1-10] 방향 빔의 식각 단면 프로파일은 식각액 조성 변화에 상관없이 일정한 단면 형상을 나타낸다. 하지만, [110] 방향 빔의 식각 단면 프로파일은 수산화 암모늄의 양을 25ml로 고정시키고 과산화수소의 양을 증가시킴에 따라식각 경사면과 식각 기판면의 경계부분이 완곡화된다. 반면에, 과산화수소의 양을 25ml로 고정시키고 수산화 암모늄의 양을 증가시킴에 따라 [110] 방향의 빔 단면 프로파일은 크게 변화하지 않는다.
따라서, 본 발명은 [100] 방향 빔의 식각 단면 프로파일이 기판면과 수직을 이루는 습식 식각 특성을 이용함으로써 사각 단면을 갖는 부유된 GaAs 빔을 제조할 수가 있다. 즉, 도 12에 도시된 바와 같이, (001) GaAs 기판에 사각 단면을 가지며 부유된 빔(Released Beam)이 일정 간격을 두고 이격하며 여러개 형성될 수 있다. 여기서, 상기 빔의 폭이 17μm 이고, 상기 빔의 두께가 4μm 이며, 상기 빔의 길이가 4mm이다.
이와 같이 구성된 사각 단면의 부유된 GaAs 빔을 제조하는 방법을 도 13a 내지 도 13d를 참조하여 설명하기로 한다.
도 13a를 참조하면, 먼저, 화학기상증착 공정, 예를 들어 플라즈마 강화 화학기상증착(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition: PECVD) 공정을 이용하여 GaAs 기판(20)의 표면 상에 상기 기판(20)의 식각 마스크로서 사용할 저 응력의 질화막(21)을 적층시킨다. 물론, 상기 질화막 대신에 산화막을 사용하는 것도 가능하다.
이어서, 사진식각공정을 이용하여 도 13d의 빔(27)이 형성될 영역의 기판(20) 상에만 상기 질화막(21)의 패턴을 형성시킨다. 이를 좀 더 상세히 언급하면, 사진공정을 이용하여 상기 빔(27)이 형성될 영역의 질화막(21) 상에 상기 질화막(21)의 식각 마스크인 감광막(미도시)의 패턴을 형성시킨다.
그런 다음, 상기 감광막의 패턴이 형성되지 않은 영역의 질화막(21)을 그 아래의 기판(20)이 노출될 때까지 이방성 건식 식각 공정을 이용하여 식각시킨다. 그런 다음, 상기 감광막의 패턴을 제거시키면, 상기 빔(27)이 형성될 영역의 기판(20) 상에만 질화막(21)의 패턴이 형성되고, 나머지 영역의 기판(20)이 노출된다. 한편, 본 발명은 설명의 편의상 본 발명의 이해를 돕기 위해 도면에서 하나의 빔을 형성시키는 것을 기준으로 도시하였으나, 실제로는 상기 기판(20) 상에 도 12에 도시된 바와 같이 여러개의 빔들(27)이 동시에 형성될 수 있음은 자명하다.
도 13b를 참조하면, 상기 질화막(21)의 패턴이 형성되고 난 후 상기 질화막(21)의 패턴을 식각 마스크로 이용하여 상기 노출된 영역의 기판(20)을 식각액에 의해 [001] 방향으로 제 1 깊이(h1) 만큼 습식 식각시킨다. 이때, 상기 질화막(21)의 패턴 아래에 위치한 기판(20)의 부분이 좌, 우 양측 가장자리로부터 중심부를 향해 수평방향으로 길이(u1) 만큼 식각되어서 상기 질화막(21)의 패턴의 폭(D)보다 좁은 폭(w)을 갖는, 사각 단면 형상의 부분(23)으로 형성된다. 상기 식각액의 식각률은 0.12μm/분에서 4.80μm/분 사이의 값을 갖는다. 여기서, 상기 식각액으로는 이미 설명한 바와 같이, 30Wt% NH4OH: 30Wt% H2O2: H2O = 25ml : 25ml : 450ml의 혼합 용액을 사용하는 것이 바람직하다.
도 13c를 참조하면, 상기 부분(23)이 형성되고 나서 예를 들어 플라즈마 강화 화학기상증착 공정을 이용하여 상기 결과 구조 상에 상기 부분(23)의 측벽 식각 마스크로서 사용할 질화막(25)을 적층시킨다. 물론, 상기 질화막 대신에 산화막을사용하는 것도 가능하다.
그런 다음, 상기 질화막(25)을 이방성 건식 식각공정을 이용하여 식각시킴으로써 상기 부분(23) 상에 상기 질화막(21)의 패턴을 남김과 아울러 상기 부분(23)의 측벽에 상기 질화막(25)의 패턴을 남긴다. 이때, 상기 질화막(21)의 패턴 아래의 기판(20) 상에도 상기 질화막(25)의 패턴이 남는다.
도 12d를 참조하면, 상기 질화막(25)의 패턴이 형성되고 나면, 상기 질화막(21),(25)의 패턴을 식각 마스크로 이용하여 상기 기판(20)을 식각액에 의해 [001] 방향으로 제 2 깊이(h1+h2) 만큼 습식 식각시킨다. 여기서, 상기 식각액으로는 이미 설명한 바와 같이, 30Wt% NH4OH: 30Wt% H2O2: H2O = 25ml : 25ml : 450ml의 혼합 용액을 사용하는 것이 바람직하다.
이때, 상기 질화막(25)의 패턴 아래에 위치한 기판(20)의 부분이 좌, 우 양측 가장자리로부터 중심부를 향해 수평방향으로 길이(u1+ u2)만큼 식각된다. 따라서, 상기 부분(23)이 상기 기판(20)으로부터 부유된다. 더욱이, 상기 부유된 부분(23)이 하측면으로부터 상측으로 깊이(h3)만큼 식각된다.
따라서, 상기 기판(20)으로부터 부유된, [100] 방향 사각 단면의 빔(27)이 완성된다. 본 발명에서는 상기 빔(27)의 폭(w)이 17μm 이고, 두께(t)가 4μm 이며, 상기 빔(27)의 길이가 4mm가 되는 GaAs 미세 구조물이 부유될 수 있다.
한편, 상기 제조 방법 중에서 [001] 방향으로 제 1 깊이(h1) 만큼 식각하는공정은 플라즈마 건식 식각을 사용하는 것도 가능하다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 갈륨아세나이드(GaAs) 반도체 미세구조물의 제조 방법에 의하면, 부유된 사각 단면의 빔과 같은 미세구조물을 형성시킬 수가 있다. 또한, 수산화 암모늄 계열 식각액을 사용하였고 식각액 조성에 따라 GaAs 기판에 대해 0.12μm/분 ~ 4.80μm/분의 {100} 면의 식각률을 얻을 수 있다. 특별히, 본 발명에서는 30Wt% NH4OH: 30Wt% H2O2: H2O = 25ml : 25ml : 450ml의 조성의 식각액을 사용하였다.
따라서, 본 발명은 300℃ 미만의 저온 공정으로 상기 부유된 사각 단면의 미세구조물 제조기술을 구현하므로 MMIC나 광소자들의 제조 완료 후에 진행할 수가 있다. 더욱이, 본 발명은 기판 저항에 의한 전기적 손실을 줄임으로써 Q 팩터 및 튜닝 범위가 개선된 RF 필터나 VCO (Voltage- Controlled Oscillator)에 응용 가능하다. 또한, 부유될 미세 구조물 위에 레이저 및 LED와 같은 발광부나 포토다이오드와 같은 수광부를 집적화시킬 경우, 발광 및 수광원 자체를 구동시킬 수 있는 구조물 제작이 가능하다.

Claims (5)

  1. GaAs 기판 혹은 GaAs 층이 있는 기판의 일부분 상에 식각 마스크의 패턴을 형성시키는 단계;
    상기 식각 마스크의 패턴을 이용하여 GaAs를 습식 또는 건식 식각을 이용하여 <001> 방향으로 제 1 깊이만큼 식각시키는 단계; 및
    상기 패턴 아래의 부분을 특정 식각 방법을 이용하여 부유된 사각 단면의 미세구조물을 형성시키는 단계를 포함하는 GaAs 반도체 미세구조물의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 패턴 아래의 부분을 습식 식각 및 건식 식각 방법을 이용하여 <100> 방향 빔의 식각 단면에서 언더컷 면과 기판면이 수직을 이루도록 식각하는 것을 특징으로 하는 GaAs 반도체 미세구조물의 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 부유된 사각 단면의 미세구조물을 형성시키는 단계는
    상기 부분의 측벽에 측벽 식각 마스크의 패턴을 형성시키는 단계; 및
    상기 식각 마스크 및 상기 측벽 식각 마스크를 이용하여 상기 기판을 습식 식각 혹은 건식 식각에 의해 상기 제 1 깊이보다 깊은 제 2 깊이만큼 식각시킴으로써 상기 부유된 사각 단면의 미세구조물을 형성시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 GaAs 반도체 미세구조물의 제조 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 기판을 30Wt% NH4OH: 30Wt% H2O2: H2O = 25ml : 25ml : 450ml의 식각액에 의해 습식 식각시키는 것을 특징으로 하는 GaAs 반도체 미세구조물의 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 식각액의 식각률은 0.12μm/분에서 4.80μm/분 사이의 값을 갖는 것을 특징으로 하는 GaAs 반도체 미세구조물의 제조방법.
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