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시완 고
5 years ago
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1 Dry etch 1. Wet etch and dry etch 2. Wet etch and dry etch의장. 단점 3. Dry etch의종류 4. Plasma etch의특성 5. Dry etch에서고려하여야할점 6. Film etch 6.1 Si etch 6.2 SiO 2 etch 6.3 Si 3 N 4 etch 6.4 Al etch 6.5 Silicide etch 7. Etch의문제점

2 1. Wet etch and dry etch Wet etch; 등방성식각 Lateral etch = Vertical etch Dry etch; 비등방성식각 Lateral etch 와 Vertical etch 가같지않음

3 2. Wet etch and dry etch 의장. 단점 Wet etch dry etch 장점 Chemical 용액을사용하여 Selectivity 가높다. Uniformity가높다정밀도가높다. 단점 Uniformity가낮다정밀도가낮다. 다량의공정처리가어렵다. 공정장비가비싸다.

4 3. Dry etch 의종류 1. RIE (reactive ion etch) 2. Sputter etch 3. RIBE (reactive ion beam etch) 4. HDP (high density plasma etch) *** 일반적으로 Dry etch 는 plasma assisted etch

5 4. Plasma etch 의특성 1. 미세 pattern가능 2. 오염방지 3. PR마스크이용 4. Uniformity가좋음 5. Etch 시간단축

6 Plasma etching -RF전원의 anode 결합방식 -주로라디컬과시료의화학반응에의해 etching이수행된다 -일반적으로 F를함유한가스플라즈마를이용 Plasma etching 장치 평행판전극, 가스유입관및배출관등으로구성되어있고, MHz 의 RF 신호를사용

7 반응성이온 etching - RF 전원을 capacitor 를달아서시료를위에접속한 cathode 결합방식 - 문제점 ; DC 바이어스로가속된이온에의해기판이손상받기쉬움 RIE 장치 플라즈마발생관, 상. 하위전극, 가스유입및배출관등으로구성되어있다.

8 이온빔 etching -이온빔방식은플라즈마발생부와처리실을분리하여, 그중간에이온인출용전극을설치 - 이온 beam의전류가작기때문에 etching 속도가작고, 적용범위가한정되어있음

9 5. Dry etch 에서고려하여야할점 1. Safety 2. Etch rate 3. Etch damage 4. Etch selectivity 5. Charge contamination

10 6.1 Si etch A. Etch gas - Cl2, CCl4, CF2Cl2, CF3Cl - 위개스들과 inert gas(ar, He) 들과의혼합 - Cl-based 개스는에칭속도가느려 C2F6, SF6 와같은 F-based 개스를첨가한다. B. Selectivity -SiO 2 ; Si 3 N 4 ; 5 10 C. Sidewall 형성 - Cl 기가 PR 과반응하여 polymer 형성 - O 기가첨가되면 oxide 층의 sidewall 형성

11 6.2 SiO 2 etch A. Etch gas -F-deficient gas 사용 - Cl-based gas 는사용되지않음 - 일반적으로사용되고있는 gas; CF4/H2, CHF3, C2F6 B. 박막종류와에칭속도 - CVD oxide 의에칭속도가 thermal oxide 보다높다. - 옥사이드의도핑농도에따라에칭속도가다르다. C. Si 와의 selectivity - 보통 10 이상의 selectivity 를가짐

12 6.3 Si 3 N 4 etch Etch gas; CF4 + O2 + CBrF3, CH2F2, CHF3, SF6 F 의 Si 3 N 4 etching - Isotropic 에칭 - N 이 F 와반응하여 NF3 를형성하고, 이는 F 의농도를낮춘다. FCl (interhalogen molecule) 은전혀 SiO 2 를에칭하지않고, Si 3 N 4 를선택적으로에칭 PECVD 에의해형성된 nitride 는 LPCVD 에의해형성된 nitride 에비해 etch rate 가크다. 수소는 N, C 와반응하여휘발성물질인 HCN 의형성을촉진하고, 이는 polymer 형성을감소시킨다.

13 6.4 Al etch Etch gas - Cl-based 개스사용 ; Cl2, CCl4, BCl3 - Etching product; Al2Cl6( 저온 ), AlCl3( 고온 ) - F-based gas 는 dry etch 에서는사용되지않음 Etching시의유의점가. Al chloride -산소및습기와잘반응 - PR를열화시킴나. Gas contamination에의한에칭속도변화 - Al 및 Al chloride는 Cl-based gas는산소및습기와잘반응하여 chamber 내의산소및습기의농도에따라에칭속도가변함

14 다. PR degradtion - Al chloride가 PR을열화시킨다 - 해결책 ; gas flow rate 증가 라. Corrosion - 에칭후남아있는 chlorine 개스는수소와반응 HCl을형성하여 Al 부식시킴 - 해결책 ; Al표면에 Al 2 O 3 또는 AlF 3 막을기른다 마. Al alloy Etching - Al-Cu에칭후, Cu residue가남음 - CuClx는 sputtering에의한제거가필요

15 Al 식각의문제점 - 경사면에서의반사 ----> 과소노출 - PR 의일어남 ; hard bake 온도, 대류식오븐사용 - Snow ball 형성 ; spray etch PSG 식각의문제점 - 식각후세척과정에서 Al pad 식각 - 서로독립된세척용기사용 - 전기화학적 gate 형성 - pad 식각

16 6.5 Silicide etch Etching gas - WSi 2 ; CCl 2 F 2 - TiSi 2 ; CCl 4 + O 2 - MoSi 2 ; CCl 4 + O 2 -TaSi 2 ; Cl 2 = CF 4 Etching 요구조건 - Good vertical etch profile - Good selectivity over oxide ( > 10 ) - Etch rate of silicide 는 polysilicon의 etch rate 과거의비슷

17 Etching 할필름구조 - polycide; gate oxide poly silicide - Interconnection; IMD-silicide F-based 개스사용의문제점 - F-sufficient 개스 ; n-poly 나 silicide 에 undercut 발생 - F-deficient 개스 ; oxide 에대한 selectivity 가낮음

18 Silicide/ polysilcon etching 현재의 MOSFET 소자의경우, gate 물질은저항을감소하기위해서 silicide (TiSi 2 or CoSi 2 or NiSi 2 ) 를많이이용함. Gate 전극 etching의요구사항은 gate oxide와의 good selectivity 및 anisotropic etching 임. (gate oxide etching시선택비 ~ 150 이상 ) 해결책 : Multi-stage etching recipe, Low-pressure and power etching.

19 7. Etch 의문제점 1. 얼룩식각 - 가장자리가색갈이변하고, 계속식각하면 undercut 발생 - 원인 ; 잔존 resist, 기포형성 - Resist제거불충분원인 ; * 현상시세척불충분 * 높은 soft bake 온도 2. PR 이일어남 - 원인 ; 부족한 HMDS, 과소노출 - 해결책 ; PSG 위에 undoped SiO 2

20 EPD (End point detection) Discharge Impedance - 가장쉬운방법이나, etch product 가 impedance 에영향을줌 - 시간에따라전압변화의시작점및끝점이선명하게나타남

21 Laser Interferometry - Transparent-opaque interface - Opaque-opaque interface; wafer 의한정된영역만모니터 2nd cosθ = mλ

22 Emission Spectroscopy - Etch product emission monitoring - Etch gas emission monitoring * 시간에따라 product나 gas변화의시작점및끝점이선명하게나타남

23 일반적으로 dry etching 은 chemical etching 에비해서 under layer film 과의선택비가적음. Etching 장비는공정이종료되어야하는시점에대한결정을할수있도록장치가설치되어야함. - Wafer 표면에위에언급된장치를이용하여공정 monitor 및 EPD 를결정함. - Laser interferometry 는공정동안에 wafer 의 thin film 에서반사. 반사되는 laser light 는 film 의 transparent/opaque 경계층에서위상간섭에의해서 oscillation 함. (oscillation 이일어나기위해서는 thin film 은광학적으로투명하거나반투명상태이어야함 )

24 질문 1. Wet etch 는 ( ) 식각이이루어지고, Dry etch 는 ( ) 식각이이루어진다. 2. Al 의 dry etch gas 는 ( ) based 개스를사용한다 답안 1. 등방성, 비등방성 2. Cl

가. 회사의 법적, 상업적 명칭 당사의 명칭은 주성엔지니어링 주식회사라고 표기합니다. 또한 영문으로는 JUSUNG Engineering Co., Ltd. 라 표기합니다. 나. 설립일자 및 존속기간 당사는 반도체, FPD, 태양전지, 신재생에너지, LED 및 OLED 제

가. 회사의 법적, 상업적 명칭 당사의 명칭은 주성엔지니어링 주식회사라고 표기합니다. 또한 영문으로는 JUSUNG Engineering Co., Ltd. 라 표기합니다. 나. 설립일자 및 존속기간 당사는 반도체, FPD, 태양전지, 신재생에너지, LED 및 OLED 제 분 기 보 고 서 (제 18 기) 사업연도 2012년 01월 01일 2012년 03월 31일 부터 까지 금융위원회 한국거래소 귀중 2012 년 5 월 15 일 회 사 명 : 주성엔지니어링(주) 대 표 이 사 : 황 철 주 본 점 소 재 지 : 경기도 광주시 오포읍 능평리 49 (전 화) 031-760-7000 (홈페이지) http://www.jseng.com