[Etch (1)/S.M.T.] Etch Introduction (식각 공정이란?)

Etch 공정은 Etching 공정이라고도하며 식각 공정이라고도 한다.

사용자가 원하는 모양을 가지게 하기 위하여 선택적으로 물질을 제거하는 공정이 식각 공정이라 생각해도 좋다.

즉 쉽게 말하면 Silicon(실리콘)이나 Substrate(기판)위에 있는 물질을 깍아내는 공정이라고 생각해도 된다.

특히 Etch 공정은 앞전에 정리된 Photolithograpy 공정보다 더 세심해야되는 이유가 있는데 그 이유는 한번 Etching이 일어나면 다시 되돌릴 수 없는 결과를 만들기 때문이다. 그러므로 잘못 Etching된 제품은 전량 폐기하게 되므로 회사의 손실과 중요하게 직결되어있다고 판단하면 좋다.

학습목표 1. Etch Parameters(식각 변수) 중 중요한 9개의 Parameters에 대하여 설명할 수 있다.  2. Dry Etch(건식 식각)의 이점에 대하여 설명할 수 있고 어떻게 Etching이 일어나는지 설명할 수 있다. 3. 7개의 Dry Plasma etch reactor를 위한 장비 시스템을 설명할 수 있다. 4. High-density plasma(HDP)의 특징 및 장점을 설명할 수 있고 4가지 유형의 HDP reactor들에 대하여 설명할 수 있다. 5. Dielectric(유전체), silicon(실리콘), Metal(금속)에서 Dry etch를 적용한 예를 설명할 수 있다.  6. Dry etch 와 Wet etch(습식 식각)에 대하여 설명 가능하다. 7. 어떻게 Photoresist가 제거되는지 설명 가능하다. 8. Etch inspection 에 대하여 논하고 품질 측정의 중요성과 연관시켜보시오.

---

1. 서론

Etch는 화학적 수단을 이용하여 Wafer Surface에서 불필요한 물질을 선택적으로 제거하는 공정이다. 

가장 기본적인 목표로는 앞 단계(Photolithography)에서 찍어낸 Mask의 모양을 재현시키는데 있다. 

앞전에도 설명하였지만 Resist층 자체는 대부분 Etchant(식각물질)로 손상되지는 않는다.

즉 Resist 층 사이사이 틈을 통하여 선택적인 etching 과정을 지내게 된다.

(앞전에도 설명하였지만 Resist는 etch할 부위 빼고 나머지 부분 다 보호해줌)

 

<Resist가 가운데 있어서 연두색 부분 Etch과정에서 가운데만 살아난것 확인가능.>

<일반적인 CMOS Wafer Fab Process Flow>

 1) Etch Processes Overview(식각 공정 개요)

앞으로의 Etch Process를 설명하기 위해 전체적인 틀을 먼저 설명하겠다. 

 

-Dry & Wet etch

Etch는 보통 Dry 와 Wet 두가지의 종류가 사용된다. 

Dry Etch는 Sub-micron(수 마이크론(단위임)) 공정소자를 식각하기 위해 사용되는 기본적인 방법이다. 그러므로 대부분의 식각에서 주로 사용된다.

Wet Etch는 Wafer surface위의 표면물질을 제거하기 위해서 산, 염기, 용제와 같은 액체의 화학물질을 이용한다.

그래서 Wet Etch는 일반적으로 3㎛이상의 비교적 큰 크기에서의 Etching인 경우에 적용된다. 

Dry Etching이 주로 실행된다고 하였으나 Wet Etch도 사용되는 이유는 wafer의 일부 layer(층)을 제거하거나 Dry Etch에서 발생되는 잔류물을 제거하기 위해서 아직까지도 사용한다.

 

-Dry Etch 분류

Dry Etch는 제거되는 물질의 유형에 따라서 분류될 수 있다.

Metal etch(금속 식각), dielectric etch(유전체 식각), silicon etch(실리콘 식각) 로 보통 나뉜다.

①Dielectric etch: 이산화규소(SiO2)와 같은 유전체 물질의 Etching에 사용된다. Contact Hole(접촉부 홀)이나 Via(비아, 구멍이라고 생각하삼.) 및 ILD(Inter Layer Dielectrics)(층간 절연막)공정에서 High-aspect ratio(높은 가로세로 비율)을 얻기 위하여  Dielectric etch를 필요로 한다. 

②Silicon etch(PolySilicon 포함): Polysilicon transistor gates 또는 Silicon trench capacitors를 Etch하는데 주로 사용된다.

③Metal etch: Metal layer에서 metal 배선을 구성하기 위해서 Aluminum Alloy stack(알루미늄 합금이 쌓인 부분)을 제거하기 위하여 사용되는 기본적인 방법이다. 허나 Aluminum etch는 가능하나 최근에 많이쓰이는 Copper(발음:카파) etch는 좀 어렵다. [왜냐하면 Copper etch는 micron이하의 크기를 가지기 때문이다. 그래서 이 공정을 하기 위하여 Dual damascene(발음:듀얼 데머씬, 이중 데머신)공정을 최근에는 체택하게 된다.]

 

- Patterned Etch Versus Unpatterned Etch

Patterned Etch는 보통 Photoresist를 이용하여 Pattern을 만든 것을 Etch하는 공정이다. 즉 선택적 Etch이다.

[Patterned Etch 사용 예: gates 및 metal interconnects, via, contact hole, trench 등 Pattern이 필요한 Wafer surface]

Unpatterned Etch는 Etchback, Stripping 및 전체 Wafer entire surface etch 과정에서 주로 쓰인다. 즉 전체 Etch이다.

[Unpatterned Etch 사용 예: STI(Shallow Trench Isolation) Nitride strip 및 Titanium strip, Wafer 후면(전체적인 Wafer 두께 조정을 위하여 사용) 등 Strip 과정들.]

[※Etchback이란? Deposition(증착)공정과 Etch공정을 반복하다보면 빈공간들이 점점 메꿔지면서 점점 평탄해질 수 있는데 평탄화하면서 두꺼워진 layer를 etching하는 방법 Etchback 이다. ]

---

※참고자료: Michael Quirk & Julian Serda, Semiconductor Manufacturing Technology, PEARSON 2001

※참고자료: 나무위키(Etch), WIKIPEDIA

※Copyright 2011 Prentice Hall. All rights reserved.

※본 게시물 속 내용을 통해 직접적으로 상업적인 목적이 없으며 게시물은 개인 공부 목적 및 지식 간단 연구목적으로 사용되었음을 명시함. 책 및 인터넷 검색을 참고자료로 하여 실습 및 학습을 한 내용을 올림. 참고한 책 및 인터넷 검색물의 저작권을 존중하므로 책 및 인터넷 저작물의 일부 또는 전부를 무단 복제 및 무단 전재 및 재배포하지 않음(일부라 함은 30%이하의 내용 중복은 불포함[30%이하는 다른 저작물로 간주]). 또한 책 또는 매체를 구매하지 않고는 정확한 내용을 알 수 없으며 개인이 따로 공부한 내용도 추가 되어 책과는 내용이 매우 상이할 수 있음.즉 본 게시물 작성자는 이 게시물을 읽는 모든 사람들이 책을 구매거나 인터넷 검색을 더하여 지식을 같이 나누었으면 좋겠음.

※저작권법 제 28조: 공표된 저작물은 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여는 정당한 범위 안에서 공정한 관행에 합치되게 이를 이용할 수 있다.

※저작권법에 의거 본 게시물은 원저작물에 대한 수요를 대체하지 아니하며 일반적인 관념, 수록형태를 모두 준수함.