VLSI Engineering _ Etching (요약 정리)

 

 

Etching

 

 

• Etching

: Photo 공정에 의해 형성된 PR pattern 등을  mask로 사용하여 하부막을 가하는 공정

 

 

• Two Kinds of Etching Method

1. Wet Etching

- chemical solution

- Isotropic etching (undercut 있음)

- pure chemical reaction -> High selectivity (마스크 물질은 etching 안되고, etching하고 싶은 물질만 etch가능)

- CD Loss or Gain (최대선폭보다 더 에칭된다)

2. Dry Etching

- Physical / Physical + Chemical

- by plasma

- Anisotropic etching

- Ion assisted

- low selectivity (마스크 부분도 같이 때려줘서 etch되어서 mask를 두껍게 만들어줘야 한다)

- undercut 없어서 wet etching보다 패턴 크기 더 작게 가능

 

 

• 용어들

- Etch rate : Etch 속도

- Selectivity : 선택적으로 원하는 박막을 제거할 수 있는지 나타내는 척도

- Uniformity : 기판에 있는 막을 etch할 때 얼마나 균이랗게 etch할 수 있는지

 

 

• Wet Etching

: 화학 약품(etchant) 내에 포함된 성분이 Etch하려는 물질과 화학반응을 일으켜 용액에 녹아내린다.

- 장점 : Low cost, High Throughout (양산성좋음), High selectivity

- 단점 : Hard to control critical feature dimesion, difficult to control the degree of overetching due to undercut, 위험성 높은 물질 사용

 

• Wet Etching at Crystal face

- shape : V-form, U-form

- 결정면 방향에 따라 Si 수가 달라져서 etching 속도 달라짐. 따라서 결정면을 이용하여 다양한 형태의 패턴을 얻을 수 있다.

 

 

• Dry Etching

: 반응성 Gas 입자의 Plasma 상태를 이용하여 Etching 하고자 하는 막질을 화학적 물리적 반응으로  Etching (gas입자를 plasma로 만들어서 진행)

 

• Process

1. plasma 안에서 반응물질 생성

2. 식각된 표면으로 확산에 의해서 이동

3. 식각될 표면 속으로 흡수

4. 화학 반응(이온 충격과 같은 물리적 효과)에 의해 증발하기 쉬운 물질 생성

5. 이 물질이 표면으로부터 방출

 

• classification

1. Physical sputtering (ion mill, plasma sputtering)

- High anisotorpy

- Poor selectivity

2. Plasma Etching (plasma enhanced chemical reaction)

- Low anisotropy ( = istoropic)

- very good selectivity

3. Reactive Ion Etching (chemical reaction + ion bambardment _ physical reaction) - 가장 많이 사용

- Medium anisotropy

 

• Principle

- chemical mechanism (isotropic) - plasma 방식

- physical mechanism (anisotropic) - sputtering 방식

- RTE (reactive ion etching : anisotropic) - chemical method + physical method (물리적 반응이 화학적 반응을 도와준다, 깎아내려는 물질의 결합을 끊는데 추가적인 에너지를 주어 도움)

- Deep RTE (깊에 파주고 싶을 때)

 

 

• Loading Effect

: pattern의 open된 영역 (area) 차이에 따라 etch rate가 달라지는 현상

- macro Loading : 많이 열린 쪽 etch 더 잘 안됨

- micro Loading : 좁을수록 etch 더 잘 안됨

 

 

• Foot Effect

: 양이온이 바닥에 충돌 후, 방전되지 못하고, 원하지 않는 방향으로 etch되는 현상

- 패턴의 크기를 보고 micro loading, macro loading 원인 구분 가능