반도체 공정의 이해 #3-1

3. 식각 (Etching)

 

• 에칭 (식각)의 목적: 웨이퍼 기판 상의 불필요한 부분을 제거하는 공정, 일반적으로 포토레지스트로 형성된 패턴을 마스크로 하여, 일저어 깊이만 또는 기판 위에 형성된 특정한 물질의 국소 부분을 제거함.

  

  식각 (Etching) 공정 개요

• 식각은 기본적으로 화학적인 반응에 의해 주로 일어나지만 물리적인 효과를 더해서 그 효과를 극대화하는 방법이 많이 사용되고 있다. 이 때, 식각이 어떠한 공정에서 일어나느냐에 따라 습식 식각 (Wet Etching)과 건식 식각 (Dry Etching)으로 구분된다.

 

3.1 습식 식각 (Wet Etching)

 

• SiO₂ 식각: Si 산화물인 SiO₂ 는 반도체 회로 형성에 중요한 재료 중 하나로 국소, 전체적으로 식각되는 경우가 있으며, 다양한 화학물 중에 불산 (HF, Hydrofluoric acid)에 의해서 쉽게 식각된다.
• 불산은 반도체 제조 공정에 필수적인 화학물이지만 인체의 닿게 되었을 때 피부를 뚫고 조직 속으로 쉽게 침투해 강력한 독성을 일으키고, 유독성이며 환경 파괴 물질로 분류되어 있는 단점이 있다.
• 습식 식각 방식은 화학 용액으로 등방성 식각이 가능하고, 식각 선도와 선택비가 좋지만 정밀도가 떨어진다.

 

3.2 건식 식각 (Dry Etching)

 

• 건식 식각은 주로 가스를 이용한 화학반응으로 공정을 진행하며 물리적 식각과 화학적 식각을 합친 RIE (Reactive Ion Etching) 방식을 주로 사용하고 있다. Etchant 가스로 주로 F 계열의 가스가 사용되고 있다.
• Plasma 식각이 미세패턴에 주로 사용되고 있으며 플라즈마를 이용한 다양한 방식이 연구 중이다.
• 건식 식각 방식은 정밀도가 매우 좋지만 식각 속도와 선택비가 떨어진다.

습식 식각과 건식 식각 (출처: Lam RESEARCH)