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애윤 견
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1 사진및식각공정 1 I. 감광제이론 II. 스핀코팅, 소프트베이크, 현상, 하드베이크 III. 노출공정 IV. 크기조절및검사 V. 현상검사와문제점 VI. 정상파문제와빛의반사 VII. 적외선베이크 VIII. 습식식각 IX. 건식식각 X. 식각의문제점

2 I. 감광제이론 2 1. 종류 1) 양성감광막 2) 음성감광막 2. 역사 1) 이집트미라 2) PC보드를위한음성감광막 (Kodak) (1) KMER(Kodak Metal Etch Resist) (2) KTFR(Kodak Thin Film Resist) 3) AZ계열양성감광막 (Shipley) 4) HR계열음성감광막 (Hunt Chemical)

3 3 3. 양성감광제 1) 다중체 ( novolac resin ) 이중결합이없으며빛에의한변화도없음. 점성의변화에관계하여막의특성에관계. 2) 감응제 ( diazonaphthaquinone) UV에반응하여물에녹는감광제로변환. 3) 다중체와감응제의비 : 2 4 4) 용제 : n-buthyl acetate + xylene + cellosolve acetate 5) 다중체분자량 크면 scum을남기고적으면두께가얇아진다.

4 4 < 퀴논다이아자이드 (quinone diazide) 감응제의광화학적변화 >

5 5 4. 음성감광제구성 1) 구성요소 : 용제, 다중체, 감응제 (1) 용제 : 적절한점도를얻기위한용제 (2) 다중체 : 반복구조를가진분자들의집합체 (3) 감응제 : UV 에너지를받으면다중체분자배열의변화를도와줌. 소량 (1-2%) 으로노출시간감소시킴 균일한노출 polyisoprene 분자

6 6 2) 이중결합의분해에의한고리형성 (1) 단고리 (monocyclic) 형성 10 개의탄소원자가 1 개의이중결합 (2) 쌍고리 (bicyclic) 형성 3 개의이중결합중 2 개가깨어져다시결합 15 개의탄소원자에 1 개의이중결합 (3) 물성의변화 : 산과알칼리에저항력이커짐 (4) 다중체분자량 : 불포화정도와 PR 의두께 < 폴리아이소프렌분자결합의배열 > < 폴리아이소프렌의고리형성 >

7 7 < 폴리아이소프렌의다중화를위한감응제, 아자이드 > < 폴리아이소프렌의다중화 >

8 8 5. 양성및음성감광제의비교 음성 양성 1) 산화막과의접착도 좋음 나쁨 2) 분해능 >2µm <1µm 3) 막의두께 얇아야함 두꺼움 4) 핀홀 많음 적음 5) 산소와의반응 반응 없음 6) scum의형성 형성 없음 7) 노출관용도 ( 시간 ) 좋음 나쁨 8) 현상관용도 ( 시간과온도 ) 좋음 나쁨

9 9 II. 스핀코팅, 소프트베이크, 현상, 하드베이크 1. 웨이퍼준비 Hexamethyldisilane (HMDS): NH 3 생성 1 담그는법 : 불순물오염가능 2 스핀온코팅법 : 자일레인 + 2% HMDS 3 증기코팅법 : 높은온도에서시간이소요 (70 80, 5 15 분 ) <Hexamethyldisilane (2%) >

10 10 2. Wafer 의표면형태 1) type I 세척건조후 (H 2 O) 2) type II 100 이상에서건조후 HMDS 로 silanol 그룹 제거가능 3) type III 600 이상에서가열하여 clean surface 를만들면 PR 접착에적합 <SiO 2 의세가지표면형태 >

11 11 3. 스핀코팅 1) 필요한두께와두께균일성확보 점성계수, 다중체함량, 스핀가속도, 최종스핀속도 2) 점성계수 : cps 3) 다중체함량 : 균일성을얻는데점성계수보다유리 4) 스핀가속도 : 균일도와분포 5) 최종속도 : 균일도와웨이퍼가장자리쌓임 6) 시간 : 10초이상스핀필요 wafer wafer 느릴때빠를때 < 스핀속도와 PR 코팅형태 >

12 12 < 점성계수 28cps Waycoat HR 로 8,000A 두께의감광막을만드는순서 > sequence spin speed (RPM) time(sec) 1. xylene 2. spin dry 3. 2% HMDS 4. spin dry 5. resist 6. slow spin 7. final spin 1,000 4, , ~7,000 3sec sec

13 13 4. 소프트베이크 ( 남은용제 10~20% 제거 ) 1) 낮은온도 : 과소노출에의한오렌지껍질현상 ( 음성 ) 마스크와웨이퍼의접착 ( 음성, 양성 ) PR 이찢어짐 ( 양성 ) 2) 높은온도 : 스컴의형성 ( 음성 ) 감응제분해 현상액에 PR 용해 ( 양성 ) 3) 장비 : 대류식오븐 적외선오븐 5. 현상 1) swelling, PR 제거, wafer 건조 2) 양성 PR 현상액 : sodium hydroxide 세척액 : 물

14 14 3) 음성 PR 현상액 : 자일렌, Stoddard's 용액 세척액 : n-butyl acetate 4) 방법 : 담그는법 ( 양성 ) 스프레이법 ( 음성 ) : RPM 5) 현상속도는남아있는막두께에관계 ( 양성 ) 6. 하드베이크 ( 현상중에흡수된용제의제거 ) 1) 높은온도 (150 ) : cross-linking 증가와접착도증가 2) 2 시간이상지체하고식각하지말것 3) 질소및산소분위기모두허용 4) 과도한고온및너무긴시간 : puddling, flow, 감광막제거곤란 5) 적정온도 : puddling 온도보다 5 10 낮게

15 III. 노출공정 노출방법 1) 접촉식 초기방법 마스크에결함생성 2) 근접식 접촉식에비해서마스크열화가억제됨 마스크와웨이퍼사이가멀어질수록상이왜곡됨 3) 투사식 최근에가장널리이용되는방법 복잡한렌즈시스템이요구됨 Step-and-repeat 방법을이용한 stepper 가대표적임 마스크의수명이반영구적이나장비가고가임

16 16

17 17 2. 광학이론 1) 해상도 사진공정에서가장중요함 임계치수 (critical dimension: CD): 최소의선폭 CD = λ k1 NA k 1 : 공정의존상수 λ: 광원의파장 NA: 개구수

18 18 2) 개구수 NA = nsinθ n: 렌즈와웨이퍼사이물질의굴절율 θ: 렌즈입사각의반각

19 19 3) 초점깊이 (DoF) λ DoF = k 2 ( ) 2 NA k 2 : 공정의존상수 λ: 광원의파장 NA: 개구수

20 20 4) 정렬오차 각각의레이어들이서로지정된위치에배치되어야만높은집적도의구현이가능함 5) 크기제어 정의된패턴들은균일하고재현성있게마스크패턴을복제해야함 6) 공정속도 대량생산에서중요한문제임

21 21 3. 해상도향상을위한방법 CD = λ k1 NA 1) 개구수의증가 θ 증가 -> 대구경의렌즈가필요함 n 증가 -> 침수사진공정이필요함 (n water = 1.43) NA = nsinθ 해상도의증가를위해개구수를증가시키게되면초점깊이는그보다더욱빠르게감소하므로미세한패턴을 얻기위한사진공정의난이도는증가하게됨

22 22 2) 공정상수 k 1 의감소 공정에의해 k 1 이결정되므로감소가어려움 최근에 off-axis illumination, phase shift mask 등을이용하여감소시킴 <From asml.com>

23 23 3) λ 감소 새로운사진마스크, 감광막, 노출장비가필요하므로기술적, 경제적부담이높음 g-line(436nm), h-line(405nm), i-line(365nm), KrF excimer laser (248nm), ArF excimer laser (193nm),EUV (13nm) 순서로개발이진행됨 <From design-reuse.com>

24 24 4) 새로운방법의도입 E-beam lithography 딥펜 (dip-pen) 자기조립 (self-assembly) 나노임프린트 (nanoimprint) <From Prof. Kwon, EE, SNU>

25 4. 사진마스크 1) 에멀젼마스크 2.5 m 두께의젤라틴을유리판에코팅 빛에노출된염화은이부풀고흑색으로변함 한계패턴치수 : 2.5 m 비용이싸다 : 4 4 가격이 $4 10 번이상쓸수없다 2) 경질마스크 Cr, Fe2O3, Si 박막을유리에형성 두께 : 1,500A 이하 크롬 : 불투명 ( 자외선및가시광선 ), 반사계수가큼 산화철, 실리콘 : 자외선차단, 가시광선통과, 크롬보다내구성이큼, 산화철을세척시두께가얇아짐 1 um 이하의최소패턴이가능함 200 번이상노출이가능함. 고가 : 에멀젼에비하여 10 배 세척및검사가필요

26 26 <Emulsion mask (a) and alignment view (b)>

27 제 4 장. 크기조절및검사 임계치수 (critical dimension) bipolar 소자 : 크기조절이문제안됨 metal gate MOSFET : 1st mask에서 S/D간격조절 (5 μm 간격에 ±0.5 μm 조절 ) 3) silicon gate MOSFET : active mask와 poly gate mask ( ± 0.5 μm ~ ± 0.75 μm 크기조절 )

28 Exposure Energy(1) 노출에너지곡선 마스크상의패턴크기, 감광막두께, 기판의종류가동일할때 PR치수 마스크치수에대한노출에너지관계질화막, 산화막, 폴리실리콘막에따라적용 알루미늄이나청색에가까운산화막에의적용곤란.

29 Exposure Energy(2) 29 < 열산화막에코팅된 6,000A 으로코팅한 PR 에대한노출에너지 >

30 Dimension Control(1) 크기조절 1) 마스크평균치수별분류 2) 필요한 Spec. : PR치수 ± 치수오차 3) 마스크치수검사 : 마스크치수 ± 0.5 μm 4) 마스크크기별로 grouping 노출에너지결정

31 Dimension Control(2) 31 < 임계치수와크기조절 >

32 Inspection 검사의중요성 1) 현상검사 : 모든웨이퍼검사 2) 식각검사 : 피식각막의두께가일정하면 sampling 검사 3) 최종검사 : PLY(photo limited yield) 를위한 data base 마련 PLY ( photo limited yield ) 20 wafers 5 wafer 10 patterns / wafer 8 defects로분류. 4) 마스크검사 : MLY(mask limited yield) 를위한 data base 마련. 마스크의계속사용여부의판정. MLY ( mask limited yield ) 20 chips / mask 결함에따라 1 5 점부여.

33 V. 현상검사와문제점 불균일한감광제도포 1) 현상 : 불규칙한적, 녹색색띠 2) 원인 (1) 감광제부족 : 바깥쪽둥근색띠 (2) 진공에의한웨이퍼굴곡 : 중앙색띠 (3) 감광제내의기포 : 웨이퍼중심에서방사선색띠 감광제를떨어뜨린후 3~5초기다림 3) 영향 : 두께의 ±10% 초과시상의크기가달라짐 2. 스피드보트 1) 현상 : 한점에서바깥쪽으로보트항적 2) 원인 : 불순물, 실리콘 chip, epi spike 등 3) 영향 : 에멀젼마스크는버리고경질마스크는재작업

34 34 3. 오렌지껍질 1) 현상 : 오렌지껍질같은반점 2) 원인 : 노출부족 노출에너지부족 두꺼운감광막 soft bake 부족 정상파현상 3) 영향 : PR 두께가얇아지고핀홀이생김 빛의흡수에의한정렬이곤란 4. 스컴 1) 현상 : PR 이없어져야할부분에찌꺼기가남음 2) 원인 : 오존이나산화질소와의반응, 과도한 soft bake 3) 영향 : 식각을방해함

35 35 5. 접촉불량 6. 산화 1) 현상 : 가장자리정의가불분명, 모서리는톱니모양 2) 원인 : 마스크와웨이퍼의접촉불량 전체적이면 aligner 고장 부분적 ( 중심 ) 이면과도압력에의한마스크과도휨 몇몇웨이퍼이면웨이퍼의뒤틀림 같은위치이면오물에의한영향 3) 영향 : 패턴의크기를늘림. 임계치수얻기가불가능 1) 현상 : 과소노출에의한색띠, PR 이얇아지거나없어짐 2) 원인 : 노출시불충분한질소세척. 산소농도의불균일에 의한감광막두께변화 3) 영향 : 감광막두께가줄어심하면막이깨어짐

36 36 7. 현상불량 1) 현상 : 패턴의가장자리가 (1) clear field mask 사용시 청색 halo (2) dark field mask 사용시 잔류감광막 2) 원인 : 불량현상액, 세척부족. 감광제가포함된현상액이퍼져생기는현상 3) 영향 : 원하지않는잔류감광막 식각방해 8. 마스크 run 1) 현상 : 첫번째패턴과두번째패턴이양쪽으로 run 2) 원인 : 웨이퍼의뒤틀림, 마스크상의 run, 오염물 3) 영향 : 심하면버리고 rework하는경우오차를양분하도록조절한다

37 VI. 정상파와빛의반사 정상파현상 1) 입사파와반사파의현상 : 상쇄, 보강 2) 굴절율 : PR(1.55), 산화막 (1.47) 3) 반사계수 R = n n n + n ) Si/SiO 2 경계면에서정상파 peak 까지거리 : d (m + 1 ) λ d = 2 = 608 Å for λ=3650å 2n 1 Ref. : D. F. Ilter and K. V. Patel, " Standing wave effects on photoresist exposure", Image Technology, Feb.-Mar., 1979

38 38 <Si/SiO 2 경계면에서 100% 를가정하였을때 SiO 2 와감광막에서일어나는간섭현상 > < 감광막에서의빛의세기 >

39 39 2. 정상파에의한현상 과소노출에의해서 1) 오렌지껍질현상 2) PR이일어남. 3) 여러색의할로또는색띠 3. 정상파현상을피하는법 1) 정상파를일으키는산화막두께 2) 노출에너지 3) PR두께

40 40 4. 알루미늄반사 1) 반사조건 < 알루미늄경사면에서의빛의반사 > 2) 해결방법 (1) 마스크가장자리에경사면이오지않게설계 (2) 과소노출 (3) 과소 soft bake (4) 낮은알루미늄반사계수 (5) 양성 PR

41 41 VII. 적외선베이크 1. 적외선베이크 1) 필요성 : in-line 용, 높은 throughput 2) 방법 : 전도형, 대류형, 방사형 (IR 오븐 ) 3) 적외선파장 : µm 4) 공정변수 (1) 히터전력 (2) l amp 와 wafer 의거리 (3) 콘베이어속도 [ 표 8-1] 열원과방사선에너지 source temperature ( ) radiant energy(%) 0~1 µm 2~6 µm >6 µm white source absorption(%) IR lamp wire tubular heater pyrex panel

42 42 2. IR 베이크의영향 1) 확산, 산화, 금속박막웨이퍼에따라 2) IR 흡수계수가다름 3) 온도 profile이가장중요한 data 4) 다른종류의 wafer에다른 IR oven 사용 [ 그림 8-1] 적외선오븐의온도프로파일

43 43 3. IR 공정조건 1) 처리량과콘베이어속도조정 2) gas flow 조정 3) wafer에열전대를부착하고온도 profile 실험 수시로 check 해야함 4) puddling보다 10 낮게온도설정 (hard bake) 5) baking전후의패턴크기측정 (hard bake) 6) 위과정을 wafer종류및 PR두께에따라반복

44 1. 완충용액 (buffered solution) 1) HF H + +F - 2) NH 4 F NH 4+ +F - VIII. 습식식각 (Wet Etch) 1) 에서낮아진 PH 를 2) 에서보충 2. 종말점 (endpoint) 1) oxide : 물이웨이퍼에서 sheet-off hydrophilic( 친수성 ) 과 hydrophobic( 척수성 ) 2) polysilicon : 색의변화 3) aluminum : 기판색 3. 열산화막식각 1) NH 4 F : HF = 6 :1 ~ 10 :1 22~30 에서 800~1000A /min SiO2 + 4HF SiF4 + 2H2O 2) scribe line의 water sheet-off 3) CVD oxide: 식각률이 25% 정도빠름 44

45 45 4. PSG 1) P의양에따라식각률이다름 2) 1 µm 식각에 1~2 µm 수평식각 (under-cut) 3) 절연층식각 : 4) 보호막식각 : 5) 종말점 : NH 4 F : HF = 7 :1 O : CH COOH : NH F H2 3 4 = 절연층에서는아래가 Si 또는 poly-silicon sheet off 보호막아래가 Al 종말점없음, 과도식각허용 5. 질화실리콘 1) 155 인산 산화막을마스크로사용 2) charge contamination 과세척의어려움 3) 인산의반응형태 + H 3PO4 H 2PO4 + H,K1 = H 2PO4 HPO4 + H,K 2 = HPO4 HPO4 + H,K 3 = ** K : 이온화상수 6 : 5 :

46 46 4) 오염방지 : teflon, quartz 용기 5) H 2 O 의감소 질화막은느리게산화막은빠르게식각비등점이올라간다 6) 사용예 : 2000 ml 인산에 200 ml/day 물첨가 155 에서 40A /min 7) 종말점이없으므로 overetch 필요 1600A 질화막 60 분 etch. 6. 다결정실리콘 1) A 의열산화막마스크 2) 산화막식각후 PR제거 NHO : HC2H3O2 : HF 3) 발열반응 3 = 웨이퍼를흔들어주든가용액을 stirring 4) doped poly-silicon : under-cut 주의 20 : 20 :1 ~ 20 : 80 :1 5) 종말점 : 색깔변화가계속되다가 SiO 2 색이보임

47 47 7. 알루미늄 1) 용액 : H 2 3 PO4 : NHO3 : HC2H3O2 : H O = 80 : 5 : 5 :10 2) NHO 3 가 Al 2 O 3 형성하고 H 3 PO 4 가 Al 2 O 3 식각 3) 에서 1 µm Al etch에수분이걸리며 15초 overetch 4) H 2 gas에의한 bubble snow ball 웨이퍼를공기중으로반복해서빼내거나표면장력을줄이는용액을사용 5) 종말점이뚜렷하며 Al 두께균일성도알수있음 6) 과도 etch할때 undercut 주의

48 IX. 건식식각 건식식각 1) 습식식각의한계극복 (1) 2 µm 이하의 pattern (2) etch 시간단축 (3) 오염방지 2) 플라즈마식각 : dry etch (1) 플라즈마가스의화학반응이용 (2) 식각율 : RF 전력, 가스압력, 기판온도 (3) 이방성식각이가능

49 49 3) 반응식 SiO Si + [O / F] Si 3 2 N + [O / F] 4 + [O / F] 4) 실리콘화합물에대한식각률 SiF4 SiOF2 + O Si2OF 6 SiF4 SiOF2 + O Si2OF F SiF4 SiOF2 + O Si2OF 6 + F CO + CO + F CO H O + H O silicon compound silicon weight (%) relative etch rate thermal oxide 47% 1.0 silicon nitride 60% 4.0 poly-silicon oxide 100% 8.0~

50 50 <RF 전력에대한기판의온도 > <RF 전력에대한산화막식각률 >

51 51 < 가스압력에대한산화막식각률 >

52 52 5) 플라즈마식각의특성 (1) etch 시간단축 (2) 오염방지 (3) PR 마스크사용 (4) 종말점 - 빛의간섭이용 (5) etch uniformity (6) PR hardening 6) dry etching 방법 (1) plasma etch MHz, narrow plasma sheath (2) reactive ion etch(rie) - wide plasma sheath (3) ion beam milling - reactive ion beam (4) microwave plasma etch dense plasma, low sheath potential, minimum damage (5) ECR : magnetic confinement.

53 53 7) Issues for dry etch: (1) etch rate (2) isotropic etch (3) etch selectivity (4) charge contamination (5) etch damage (6) safety

54 54 < 다결정실리콘의건식식각 (STH)> Gas Reactor Type Pressure (torr) Etch Rate (µm/min) Etch Selectivity Comments CCl 4 /Argon Planar.4.02(Undoped) Poly Si : SiO 2 15:1 - SiF 4 (50%)/ Argon(50%) Planar.2.4(Undoped) Poly Si : SiO 2 25:1 - CF 4 /O 2 Barrel.2.05 ~.1(Undoped) Poly Si : Si 3 N 4 : SiO 2 25 : 2.5: 1 - CF 4 /O 2 (4%) Planar.4.057(Phos doped) Poly Si : SiO 2 10:1 - C 2 ClF 3 Planar (Phos doped) Poly Si : SiO :1 - CF 4 (92%)/O 2 (8%) Planar (Phos doped).105(phos doped) Poly Si : SiO 2 10:1 Poly Si : SiO 2 9:1 Isotropic C 2 F 4 (50%)/ CF 3 Cl(50%) Planar.4.159(Phos doped).098(undoped) Poly Si : SiO 2 8:1 Poly Si : SiO 2 5:1 Isotropic C 2 F 4 (81%)/ CF 3 Cl(19%) Planar.4.082(Phos doped).070(undoped) Poly Si : SiO 2 5:1 Poly Si : SiO 2 4:1 Anisotropic C 2 F 4 (92%)/ Cl 2 (8%) Planar (Phos doped).050(undoped) Poly Si : SiO 2 6:1 Poly Si : SiO 2 5:1 Anisotropic CF 3 Cl Planar.35.08(Phos doped).03(undoped) Poly Si : SiO 2 13:1 Poly Si : SiO 2 6:1 Intermediate between Isotropic and Anisotropic

55 55 <Si 3 N 4, SiO 2 및 Al 의건식식각 (STH)> Material Gas Reactor Type Pressure (torr) Etch Rate (µm/min) Etch Selectivity Comments SiF 4 /O 2 Barrel.3.1 Si 3 N 4 : Si :Poly Si :SiO 2 25:5:2.5:1 Anisotropic Si 3 N 4 SiF 4 /O 2 (2%) Barrel ~ 1 Si 3 N 4 : Poly Si 7.5:1 - CF 4 /O 2 Barrel Si 3 N 4 :SiO 2 5:1 Isotropic C 2 F 4 Planar SiO 2 : Si 15:1 Anisotropic CF 4 (70%)/H 2 (30%) Planar SiO 2 : Si 5:1 - SiO 2 CHF 3 (90%)/ CO 2 (10%) Vertical Barrel.06~ Thermal SiO 2 :Si 17:1 4 wt% Phos. doped CVD SiO 2 : Si 25:1 8 wt% Phos. doped CVD SiO 2 : Si 33:1 (densified) 8 wt% Phos. doped CVD SiO 2 : Si 47:1 Reactive Ion Etch Anisotropic C 2 F 4 (12%)/ CHF 3 (12%)/ He(76%) Planar Thermal SiO 2 :Si 15:1 CVD SiO 2 : Si 19:1 8 wt% Phos. doped CVD SiO 2 : Si 30:1 Plasma SiO 2 :Si 16:1 Single Wafer Chamber Anisotropic CCl 4 /H 2 Planar.3.18 Al : SiO 2 : Poly Si : Si 100:1:1:1 - Aluminum CCl 4 Planar.1.06~.36 Al : Si 100:1 BCl 2 Planar.1.06 Al : Si 100:1 Sensitivity to any H 2 O present. Etches alloys containing Si, but must be heated to 200 to each copper Not sensitive H 2 O. Etches alloys containing Si, but must be heated to 200 to each copper.

56 56 < 각종건식식각의비교 (STH)> Plasma Etching Reactive Etching Physical Etching Barrel Reactor Planar Reactor Ion Ion Beam Sputtering Ion Beam Milling Substrate Location Surrounded by plasma On grounded electrode in Plasma On powered electrode in plasma In beam, remote from plasma On powered electrode in plasma In beam, remote from plasma Pressure (torr) 10-1 ~ ~ ~ ~ ~ Ion energy(ev) 0 1 ~ ~ ~ ~ ~ 1000 Active Species Atoms. Radicals Atoms, radicals, reactive ions Radicals, reactive ions Reactive ions Ar + ions Ar + ions Products Volatile Volatile Volatile Volatile Nonvolatile Nonvolatile Mechanism Chemical Chemical/ Chemical-Physical Chemical/ Physical Chemical/ Physical Physical Physical Etch Profile Isotropic Isotropic/ Anisotropic Isotropic/ Anisotropic Anisotropic Anisotropic Anisotropic Selectivity 30 : 1 10 : 1 10 : 1 5 : 1 30 : 1 5 : 1 10 : 1 3 : 1 1 : 1 1 : 1 Resist Compatibility Excellent Excellent Good Good Poor Poor Device Damage Little Little Some possible Some possible Very possible Very possible Etch Rate (micrometer/min) Resolution (micrometers) 0.1 ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ 2 1 ~ ~ ~ 1

57 57 2. 전해식각 1) 전기분해에의한식각 2) 전해액은인산 3) 종말점 : 초기전류의 15 30% 고립영역에의한전류감소 4) 마무리식각 : 습식식각 5) 단점 : 실리콘기판에연결되지않는 Al 의식각은불가능 3. Spray etch 1) 식각온도와벨트속도가식각률결정 2) 표면에새로운용액을계속뿌려서형성된기포제거 3) undercut 방지 (20 25%) 4) Al etch 에적합 4. Al-Si alloy etch 1) Al-2% Si 1 µm etch A 의반짝이는 Si 막형성 2) silicon etch 용액에서 초 etch 3) 과도식각방지 질산 + 초산 + HF(3 4%) 실리콘의침전방지

58 단계식각 (two step etch) 1) 1단계식각 : 30 50% 2) 2단계식각 : 세척, 건조, hard bake, 식각 3) 응용 : 두께가다른산화막식각, doped oxide 식각 4) 두번째 hard bake는 높게 6. 감광막의흐름을이용한 under-cut의줄임

59 59 7. 경사면식각 1) etch profile : buffering ratio 에의하여조절 2) NH 4 F : HF = X : 1 X>10 : 확산에의존 X<10 : 활성화에너지에의존 3) 일반적인식각과경사면식각 4) 활성화조절식각

60 60 5) 확산조절식각 6) 완충비와경사각 thin film etch solution NH 4 :H 2 O:HF NH 4 F:HF NH 4 F:HF 5:4:1 20:1 30:1 thermal oxide CVD oxide

61 61 X. 식각의문제점 1. 얼룩식각 (mottled etch) 1) 가장자리가색깔을띰 2) 계속식각하면언더컷이심하게생김 3) 원인 : 기포생성, 남아있는감광막 4) FC-93(3M) : 표면장력낮춤 56 dynes/cm 19 dynes/cm 5) 감광막제거불충분 : 높은 soft bake 온도 현상시불충분한세척 6) 조치 : 심하면버리고 undercut 이허용되면재식각 재식각전에 hard bake 2. 언더컷과과도에치 1) 가장자리검은띠의두께 언더컷정도짐작

62 62 < 언더컷과과도에치 > 3. 감광막의일어남 1) 산화막패턴의색띠가많음 ( 검은띠가아님 ) 2) 원인 : 부족한 HMDS 과소노출 ( 음성감광막 ) 정상파현상 3) 방지책 : PSG 위에 undoped SiO 2

63 63 4. Al 식각의문제점 1) 경사면의반사 자주과소노출을해야함. 2) snow ball 형성 spray etch, 흔들어줌 3) 감광막의일어남 : Al 에의한적외선반사로 hard bake 온도저하 대류식오븐사용 5. PSG 식각의문제점 1) 식각후세척과정에서 Al pad 식각 물 + acetic acid + 불화암모늄 2) 두개의세척용기사용 3) 전기화학적전지형성 pad 식각 뒷면을 PR 코팅하면됨

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PowerPoint Presentation 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