식각 공정
: 반도체 회로 패턴을 완성하는 공정으로 포토 공정 이후에 필요한 회로 패턴을 제외한 나머지 부분을 제거하는 공정
- Wet etching (습식 식각)
: 화학 물질을 사용하여 에칭 하고자 하는 박막과의 화학반응을 통해 제거하는 방식으로 용액의 농도, 교반(혼합) 정도 등이 변수이다.
- Dry etching (건식 식각)
: 고에너지의 이온을 타격하여 깎아내는 방식
Wet Etching
: wafer의 layer나 Dry Etching의 잔여물 제거에 사용한다.
○ Si wet etching process : 질산 용액이 PR에 대해 높은 식각비를 가져 PR을 쓰는 공정에서는 사용하지 않는다.
1) Si + 4HNO3 → SiO2 + 2 H2O + 4NO2
2) SiO2 + 6HF → H2SiF6 + 2 H2O
Etchant = 질산과 불산을 혼합한 용액 + DI water(농도 제어) or HC2H3O2(초산, 농도 제어 + Si와 질산의 반응 억제)
○ SiO2 wet etching process
SiO2 + 4HF → SiF4 + 2 H2 O
Etchant = HF + NH4F 혼합물(BHF). HF와 siO2가 반응하여 SiF4가스가 발생하며 플루오린 농도가 감소하며 PH가 증가하게 된다. 따라서 NH4F용액을 첨가하여 PH를 유지해주어야 한다.
○ si3N4 wet etching process
Etchant = H3PO4를 사용하여 식각 속도가 siO2 대비 10배 빠르다.
그러나 식각 과정에서 180도 이상의 발열이 발생해 PR이 경화되어 제거하기 어려워진다.
→ Si3N4위에 얇은 SiO2막을 형성한 뒤 그 위에 패터닝, 식각공정 진행 후 BHF를 이용하여 SiO2, PR 제거
○ AL wet etching process
Etchant = H3PO4 : HNO3 : HC2 H3 O2 : H2O = 73 : 4 : 3.5 : 19.5
1) AL + HNO3 → AL2O3 형성
2) AL2O3와 H3 PO4가 반응하여 식각이 진행된다.
Dry Etching
○ physical sputtering (Ion milling)
: 순수한 이온을 가속시켜 웨이퍼에 충돌시킴으로써 sputtering을 통해 식각.
vertical profile이 가능하지만 selectivity와 throughput이 낮다.
○ plasma etching
: 가스를 표면에 흡착해 radical의 화학반응을 사용하는 chemical etch
○ RIE
: 가속된 이온들이 physical적으로 깎아내리는 역할이 아닌 chemical etching을 도와주는 공정.
비등방성 식각이며, 식각률이 낮다.
※ radical을 사용하는데 비등방성 식각이 일어나는 이유
: 양이온의 충돌에 의해 결합이 약해진 부분이 radical에 더 쉽게 포획된다. 따라서 비등방성을 띄게 된다.
○ Deep RIE
: 식각 깊이가 깊어지면 등방성을 띄는 RIE 방식의 단점을 보완하였다.
얇은 막을 증착하는 passivation 공정과 식각 공정을 반복하며 진행한다.
C4F8 가스를 사용하여 얇은 막 증착 → SF6 가스를 사용하여 식각
