$NH_4OH-H_2O_2-H_2O$ 혼합액을 이용한 GaAS의 습식식각 특성 연구 및 이를 이용한 부유된 사각형 단면을 가지는 GaAs 미세구조물의 제작 방법 Wet-etching Properties of GaAs Using $NH_4OH-H_2O_2-H_2O$ Mixed Solution and Its Application to Fabrication Method for Released GaAs Microstructures with Rectangular Cross Section원문보기
본 연구에서는 $NH_4OH-H_2O_2-H_2O$ 식각액을 이용하여 GaAs의 식각 특성을 파악하였으며, (001) GaAs 기판을 이용한 사각형 단면을 가지는 GaAs 미세구조물의 제작방법을 개발하였다. 먼저 결정방향별 습식식각 특성을 파악하기 위해 16가지 조성에 대한 $NH_4OH-H_2O_2-H_2O$ 식각액의 식각률 및 식각 단면 형상과 5가지 조성에 대한 언더컷률에 관한 자료를 구하였다. 본 실험을 통해 얻어진 데이터를 이용하여 새로운 GaAs 마이크로머시닝 방법을 제시하고, 이를 이용하여 사각형 단면을 가지는 브리지 형태의 부유된 구조물을 제작하였다. 개발된 빔 부유 공정은 RF 구성요소인 저 손실 및 고가변 정전용량기 제작에 유용하며, 또한 광송수신부와 미러 집적화에도 적용가능성을 지닌다.
본 연구에서는 $NH_4OH-H_2O_2-H_2O$ 식각액을 이용하여 GaAs의 식각 특성을 파악하였으며, (001) GaAs 기판을 이용한 사각형 단면을 가지는 GaAs 미세구조물의 제작방법을 개발하였다. 먼저 결정방향별 습식식각 특성을 파악하기 위해 16가지 조성에 대한 $NH_4OH-H_2O_2-H_2O$ 식각액의 식각률 및 식각 단면 형상과 5가지 조성에 대한 언더컷률에 관한 자료를 구하였다. 본 실험을 통해 얻어진 데이터를 이용하여 새로운 GaAs 마이크로머시닝 방법을 제시하고, 이를 이용하여 사각형 단면을 가지는 브리지 형태의 부유된 구조물을 제작하였다. 개발된 빔 부유 공정은 RF 구성요소인 저 손실 및 고가변 정전용량기 제작에 유용하며, 또한 광송수신부와 미러 집적화에도 적용가능성을 지닌다.
In this research, we investigate wet-etching properties of GaAs in $NH_4OH-H_2O_2-H_2O$, and develop the fabrication method of GaAs microstructures with rectangular cross section using (001) GaAs substrate. For obtaining wet-etching properties with respect to crystallographic orientation,...
In this research, we investigate wet-etching properties of GaAs in $NH_4OH-H_2O_2-H_2O$, and develop the fabrication method of GaAs microstructures with rectangular cross section using (001) GaAs substrate. For obtaining wet-etching properties with respect to crystallographic orientation, the etch rates and cross-section etch profiles of (001) GaAs with 16 different compositions and the undercut rates with 5 different compositions are measured using $NH_4OH-H_2O_2-H_2O$ mixed solutions. From these experimental data, a new GaAs micromachining method in bulk (001) GaAs is proposed, and used to fabricate a released microbridges with a rectangular cross section. The developed GaAs micromachining method can be very useful for low-loss, highly-tunable capacitors for RF components and for integration with GaAs optical components.
In this research, we investigate wet-etching properties of GaAs in $NH_4OH-H_2O_2-H_2O$, and develop the fabrication method of GaAs microstructures with rectangular cross section using (001) GaAs substrate. For obtaining wet-etching properties with respect to crystallographic orientation, the etch rates and cross-section etch profiles of (001) GaAs with 16 different compositions and the undercut rates with 5 different compositions are measured using $NH_4OH-H_2O_2-H_2O$ mixed solutions. From these experimental data, a new GaAs micromachining method in bulk (001) GaAs is proposed, and used to fabricate a released microbridges with a rectangular cross section. The developed GaAs micromachining method can be very useful for low-loss, highly-tunable capacitors for RF components and for integration with GaAs optical components.
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문제 정의
본 논문에서는 NH4OH-H2O2-H2O 혼합액의 GaAs 방향 식각률, 단면 식각 프로파일, 언더컷 특성 및 언더컷률에 관하여 연구하였다.
따라서 이러한 GaAs의 장점을 바탕으로 GaAs 미세가공기술을 응용할 경우 GaAs 기존 소자의 성능을 향상시킬 수 있을 뿐 아니라 고주파 및광 응용의 새로운 기능을 가지는 소자 제작이 가능할 것으로 기대된다. 이에 기반기술로서 본 연구에서는 수산화암모늄 계열 식각액을 이용한 GaAs의 습식식각 특성 및 사각형 단면을 가지는 GaAs 미세구조물 제작에의 응용에 관하여 연구하였다.
가설 설정
(d) cross section of -directional beam.
제안 방법
GaAs 몸체미세가공기술 개발을 위해 NH4OH^H2O2-H2O 식각액의 조성별 식각율과결정방향별 식각 특성 및 언더컷 특성을 연구하였다. 실험결과 조성에 따라 0.
대상 데이터
식각액에 따라서 그림 1의 (a), (b), 및 (c)의 세가지 형상이 모두 나타나기도 하며 (a)의 형상만을 갖기도 한다. 염산 계열, 브롬 계열, NaOCl 계열 및 염화암모늄 계열의 식각액에서 그림 1의 (a), (b), 및 (c)의 형상을 모두 가지는데, 식각면의 거칠기, 식각경사면과 식각기판면의 경계 형태, 및 독성 등을 고려하여 수산화암모늄 계열 식각액을 연구대상으로 선택하였다.
80 ㎛/min 의 <001> 방향 식각율을 보였으며, 30%wt H2O2 : 30%wt NH4OH : H2O = 25 ml : 25 ml : 450 ml 식각액에서 좋은식각 특성을 보였다. 또한 얻어진 데이터를 이용하여 사각형 단면을 가지는 폭 두께 4 ㎛및 길이 4 mm의 GaAs 브리지를 제작하였다.
반면<100>방향 빔의 식각단면은 기판면과 수직이므로 이러한 성질을 이용할 경우 사각단면을 가지는 빔을 부유시킬 수 있다. 본 논문에서 처음으로 습식식각을 이용하여 사각단면을 가지는 GaAs의 빔을 제작하였으며 그 공정 순서는 그림 8과 같다. PECVD 저응력 질화막을 증착한 후 사진묘화공정을 거쳐 이를 패터닝하면 습식식각될 GaAs 기판면이 드러나도록한다.
뒷면 SEM 사진이다. 부유된 빔의 폭은 17㎛, 두께는 4 ㎛, 길이는 4 mm 이다.
성능/효과
실험결과 조성에 따라 0.12 ㎛/'min ~ 4.80 ㎛/min 의 방향 식각율을 보였으며, 30%wt H2O2 : 30%wt NH4OH : H2O = 25 ml : 25 ml : 450 ml 식각액에서 좋은식각 특성을 보였다.
후속연구
림 10(a)와 같이 MMIC와 함께 적용할 경우 Q (quality factor) 및 튜닝범위가 개선된 RF 필터나 VCO (Voltage-controlled oscillator) 에 응용될 수 있을 것이다. 또는 그림 10(b)와같이 레이 져 및 LED (Light emitting diode) 와 같은 발광부나 광검지기와 같은 수광부와 함께 부유빔이 집적화될 경우 미러를 거치지 않아도 되므로 효율 높은 광시스템이 기대된다.
또한 GaAs 는 직접 천이 (direct bandgap) 의 특성이 있어 가시광선 영역에서의발광원 및 수광원으로 쓰이는 레이저다이오드, 포토다이오드 및 LED (Li 아it Emitting Diode) 등의 제작에도 많이 이용되어 왔다. 따라서 이러한 GaAs의 장점을 바탕으로 GaAs 미세가공기술을 응용할 경우 GaAs 기존 소자의 성능을 향상시킬 수 있을 뿐 아니라 고주파 및광 응용의 새로운 기능을 가지는 소자 제작이 가능할 것으로 기대된다. 이에 기반기술로서 본 연구에서는 수산화암모늄 계열 식각액을 이용한 GaAs의 습식식각 특성 및 사각형 단면을 가지는 GaAs 미세구조물 제작에의 응용에 관하여 연구하였다.
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