7-2. Catalysis and Etching : Wet Etching, Dry Etching, Plasma, Sputtering, chemical, Reactive-ion Etching

본 글은 고려대학교 화공생명공학과 하정숙 교수님의 강의록을 참고하였으므로,
이를 상업적으로 이용하면 안되며, 글을 가져가실 때는 꼭 출처와 댓글을 남겨주시기 바랍니다.

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2. Etching

Isotropic vs Anisotropic Etching

• Isotropic : 모든 방향에 따라 크기가 같은 것
• Anisotropic : 방향에 따라 크기가 다른 것
• 위의 그림을 보면, Film 부분이 an 부분은 mask 방향 따라서 깎여있고, iso 부분은 mask가 있던 수평 수직 모든 방향에 대해서 깎여있다.

Wet Etching

Wet Etching : 특징

• 면에 따라서 etching 속도가 다르다.
• Isotropic하다.
• etchant molecule이 왔을 때, 반응할 수 있는 atom들이 많은가 적은가에 따라서 etching 속도가 다르다.

• crystal face selectivity
  • 1:1 KOH, water
  • 1:1 KOH, water 반응할 때, <111>보다 <110> 면에서 Etching rate가 700배 더 빠르다.
  • propanol을 추가하면, <100> 면에서 선택성은 100:1이 된다.
  • <111> 면에서의 etching 깊이는 mask의 넓이와 etch하는 time에 의해 결정된다.

Dry Etching

Plasma

plasma

• plasma : 고체-액체-기체 에서 atom들을 더 분해한다면, photon, electron으로 나눠지는 구름형태의 두 상태가 공존하는 상태를 말한다.
• 보통 Ar를 많이 쓰며, 불활성 기체이고, 값이 저렴하기 때문이다.

plasma의 대표라고 할 수 있는 Ar이 plasma 형태가 되는 것을 그림으로 표현한 것이다.

1. 우선 1차 전자는 전극에 강한 전압을 주어서 전극과 챔버에서 전자가 튀어나온다.
2. 1차 전자는 + 극으로 빠르게 달려가고 있다.
3. 이 때 Ar 중성 기체는 빠르게 달려오는 1차 전자를 만나서 양이온과 전자로 분리된다. 이렇게 plasma를 만들어낸다.

결국 우리는 Dry Etching에서 Plasma를 이용하는 것이다.

 

Dry Etching : mechanism, 방식

1. Physical (Sputtering) Etching
   1. inert gas ion을 부딪혀서 surface의 atom들을 떼어낸다.
   2. seletive 하지 않다. defect가 굉장히 많다. (아무래도 그냥 충격으로 떼어내는 것이기 때문에)
2. Chemical Etching
   1. 실제 반도체에서 쓴다.
   2. plasma(활성 gas나 netural한 gas)를 사용해서 자발적 etching을 하면서 etch product를 날려준다면, selective가 높아진다.(반응은 선택적으로 하게 되니까)
3. reactive-ion etching
   1. Physical + Chemical 적인 장점을 모두 다룬다.
   2. Ar + F, Cl, Br, O, 같은 반응성이 큰 할로젠원소가 포함된 gas를 도입
   3. Physical : 가속화된 ion들은 화학결합을 약하게 만듬
      1. low-reactive surface를 damamge를 줘서 reactive하게 만든다.
      2. additional energy를 etch product에 주어서 surface로 부터 desorb 시킨다.

• Chemical : 할로젠원소가 포함된 gas로 반응

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Wet Etching vs Dry Etching

	Wet Etching	Dry Etching
방법	chemical (용액)	physical, chemical (plasma)
환경	대기, bath	진공, Vacuum
장점	저비용, etch rate↗, Selective↗	미세 패터닝 가능, 정확성↗
단점	정확성↙, wafer 오염 가능, PR 밑에 무너질 가능성	고비용, etch rate↙, Selective↙
방향성	isotropic	Anisotropic

내가 헷갈렸던 부분

selectivity : A,B라는 부분이 있는데, A라는 부분만 선택해서 공정하고 싶은 정도
isotropic vs anisotropic : 일직선이냐 여러방향이냐

 

 

참조

http://blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=jgw1030&logNo=221171512475

SeMi뀨의 공정강의-식각공정(Etching, 에칭), 습식식각(Wet Etching), 건식식각(Dry Etching), 플라즈마, 물��