Etch 공정의 이해

Etch(식각) 공정이란?

감광막의 패턴대로 산화막이나 금속막 같은 하부막을 가공하는 공정으로, 마스크를 사용하여 웨이퍼의 특정 지역을 패터닝했을 때 PR에 의해 가려지지 않는 부분을 선택적으로 제거하는 공정으로, 습식식각과 건식식각으로 구분된다.

 

습식식각이란?

특정한 화학 용액(Chemical)을 사용하여 화학반응으로 불필요한 막을 제거하는 공정.

 

Layer 별 Wet Etch

1. 산화막(Oxide)

ㄱ. 용액 : HF(불산) + NH4F(Buffered Oxide Etchant : BOE)

ㄴ. 반응 : SiO2 + 6HF → H2 + SiF6 + 2H2O

 

2. 폴리실리콘(Poly Silicon)

ㄱ. 용액 : HNO3(질산) + HF(불산) + CH3COOH(초산)

ㄴ. 반응 : Si + HNO3 + 6HF → H2SiF6 + HNO2 + H2 + H2O

 

3. 질화막(Si3N4)

ㄱ. 용액 : Hot H3PO4(인산)

160℃의 인산 용액을 사용해 식각한다.

 

4. 알루미늄(Al)

ㄱ. 용액 : H3PO4(인산) + HNO3(질산) + Ch3COOH(초산)

 

 

건식식각이란?

진공 챔버(Chamber) 안으로 반응 가스를 주입 시킨 후, 플라즈마(Plasma)를 형성시켜 식각하고자 하는 막을 화학적 또는 물리적 반응으로 제거하는 공정.

 

건식식각의 종류

1. 물리적 건식 식각

플라즈마 내에서 발생한 이온을 전계로 가속하여 식각 박막층에 충돌시킴으로써 스퍼터링(Sputtering)에 의해 식각하는 것.

 

2. 화학적 건식 식각

플라즈마 내에서 형성된 라디칼(Radical)이 기판의 식각 층과의 화학적인 반응으로 식각이 진행되는 것.

 

3. Ion Enhanced Plasma Etching

화학적 효과와 물리적 효과를 결합하여 식각 선택비와 이방성을 동시에 얻을 수 있다.

습식식각과 건식식각의 장단점

플라즈마(Plasma)란?

Plasma는 전자, 양이온, 음이온, 그리고 라디칼이라 불리는 중성입자의 집합체이다.

전기장에 의해 중성입자의 이온화가 일어나면서 방출된 전자는 애노드(Anode)를 향해 가속되고 중성입자와의 충돌을 거치면서 더 많은 전자를 발생시켜 이온화 밀도를 증가시키며 캐소드(Cathode)를 향해 충돌하는 양이온들은 여분의 전자들을 발생시키게 된다. 이때 여기된 입자들은 에너지를 낮추기 위해 광 방출을 함으로써 고유의 플라즈마 빛을 발생시킨다.

박막의 종류	반응 가스
산화막(Oxide)	CF4, CHF3 등
폴리실리콘(Poly Silicon)	Cl2, HCl, SF6 등
질화막(Si3N4)	SF6, CF4 등
금속막(Al, TiW, TiN)	Cl2, BCl3, SF6 등
감광막(PR)	O2, O3 등