2020. 9. 2. 13:34ㆍEtc
이번 포스팅에서는 반도체 8대 공정 중에서 식각 공정에 대해서 자세히 알아보려고 합니다. 식각 공정은 보통 웨이퍼 위에 반도체 회로를 그려 넣는 포토공정 이후에 불필요한 부분을 제거하는 공정입니다.
식각 공정 ▼
식각 공정에서는 웨이퍼에서 감광액이 덥혀있지 않은 영역을 액체 또는 기체의 부식액을 이용하여 불필요한 부분을 선택적으로 제거한 후에 반도체 회로 패턴을 만들게 됩니다. 포토공정에서 형성된 감광액 부분을 남겨둔 채 나머지 부분을 부식액을 이용해 파냄으로써 회로를 형성하는 것입니다. 식각 공정이 끝나고 나면 감광액을 제거합니다. 반도체 제조 과정은 반도체를 구성하는 여러 층에 원하는 회로 패턴을 형성하는 과정을 반복해서 진행합니다.
식각 공정은 식각 하는 재료에 따라 습식 식각(Wet Etching)과 건식 식각(Dry Etching)으로 나눕니다. 습식 식각은 용액을 이용하여 화학적 반응을 일으켜 식각을 하는 방식이고, 건식 식각은 반응성 기체나 이온을 이용해 특정 부위를 식각 하는 방식입니다. 건식은 습식에 비해 비용이 비싸고 방법이 까다롭지만, 고집적화 반도체에서 생산 수율을 높이기 위해서는 건식 방식의 식각 공정이 주로 사용됩니다. 건식 식각은 어떠한 원리를 통해서 회로 패턴 이외의 영역을 제거하는지 알아보겠습니다.
건식 식각은 플라스마 식각이라고도 불립니다. 대기압보다 낮은 압력인 진공 챔버에 가스를 주입한 후에 전기 에너지를 공급하여 플라스마를 발생시키게 됩니다. 플라스마는 많은 수의 자유전자, 이온, 중성의 원자 또는 분자로 구성된 이온화된 기체입니다. 이온화는 전기적으로 중성인 원자 또는 분자가 자신이 보유하고 있던 전자를 떼어 내거나 추가 확보함으로써, 양전하 또는 음전하 상태로 바뀌는 현상입니다.
플라스마는 전기에너지에 의해 형성된 충분한 크기의 자기장이 기체에 가해질 때, 기체가 충돌하고 이온화됨으로써 발생합니다. 이온화에 의해 생성된 추가 전자도 연쇄 반응에 의해 또 다른 이온화를 일으키면서 이온의 수가 기하급수적으로 늘어납니다. 이러한 상태를 플라스마 상태라고 합니다. 플라스마 상태에서 해리된 반응성 원자가 웨이퍼 위를 덮고 있는 막질 원자와 만나 강한 휘발성을 띠면서 표면에서 떨어져 나가게 됩니다. 이러한 원리를 통해서 감광액이 덮여있지 않는 불필요한 영역이 제거되는 원리입니다.