반도체 공정 Etch(식각) 공정 이란? Etch 공정의 종류

 *목차*

1. 반도체 식각 공정(Etch) 이란?

2. 등방성 식각(Isotropic Etch)과 이방성 식각(Anisotropic Etch)

3. 습식 식각(Wet Etch)과 건식 식각(Dry Etch)

1. 반도체 식각 공정(Etch) 이란?

-. 반도체 칩은 Wafer 위에 다양한 패턴을 겹겹이 쌓아 형성하면서 만들어져요.

Wafer 위에 패턴을 만들기 위해서 다양한 공정을 거치는데요.

그 중에 "식각 공정(Etch, Etching)"은 반도체 8대 공정에 들어가는 공정으로

Wafer 위에 Film Layer에서 불필요한 영역을 제거하는 공정이에요.

 보통 "포토 공정(Photo)" 공정을 거치면 "감광액(Photo Resist, PR)"으로 Wafer 위를 덮어서 "마스크 패턴(Mask Pattern)"을 그려요. 포토 공정이 끝난 Wafer 표면에는 PR로 덮인 영역과 밖에 노출된 영역이 있게 돼요.

 이 후에 "식각 공정"을 통해서 PR이 덮여있지 않은 불필요한 영역의 하부 Film Layer를 제거하고 필요한 부분만 Layer가 남게 돼요. 

 Etch가 끝나고 PR Layer를 벗겨내면(Strip) 패턴이 만들어져요. 

2. 등방성 식각(Isotropic Etch)과 이방성 식각(Anisotropic Etch)

-. 식각 공정(Etch)은 식각이 진행되는 방향에 따라 2가지로 나뉘는데요.

모든 방향으로 식각이 되는 "등방성 식각(Isotropic Etch)"

특정 방향으로만 식각이 되는 "비등방성 또는 "이방성 식각(Anisotropic Etch)"

"등방성 식각"은 화학적인 반응으로 인한 식각으로 일어나고

"이방성 식각"은 물리적인 반응으로 인한 식각으로 일어나요.

3. 습식 식각(Wet Etch)과 건식 식각(Dry Etch)

-. 식각 공정(Etch) 방법에는 2가지가 있는데요.

"습식 식각(Wet Etch)"과 "건식 식각(Dry Etch)" 있어요.

3.1) 습식 식각(Wet Etch) 특징

-. "습식 식각(Wet Etch)"는 식각에 사용하는 물질(Echant)로 액체를 사용해요.

Wafer를 액체 Echant에 담가서 화학적인 반응으로 식각을 하는 방법이에요.

**특징**

-. 화학적 반응 식각

-. 등방성 식각(Isotropic Etch)

-. Etch Rate : 빠름.

-. 선택비(Selectivity) : 높음.

**장점**

-. 공정이 단순하며 비용이 저렴함.

-. 빠른 식각 속도로 생산성이 좋음.

**단점**

-. 미세패턴에서는 액체 Echant가 표면장력에 의해 패턴 사이에 제대로 침투하지 못해 식각이 제대로 되지 않는 어려움이 있음.

-. 비등방성 식각으로 인해 언더컷(Under-cut)과 같은 원하지 않는 방향으로 식각이 될 수 있음. (정확성이 좋지 않음)

-. 화학물질로 인해 Wafer 오염이 발생할 수 있음.

-. 보통 산(Acid) 용액을 사용하기 때문에 비교적 위험함.

3.2) 건식 식각(Dry Etch) 특징

-. "건식 식각(Dry Etch)"는 Echant로 기체, Gas를 사용하는 방식이에요.

Gas를 플라즈마(Plasma) 상태로 만들어서 식각을 하는데요.

(**이전 포스팅에서 Plasma에 대해서 정리해보았으니 참고하세요~)

Dry Etch에는 물리적인 반응으로 식각을 할 수 있고 화학적인 반응으로도 식각을 할 수 있어요.

"물리적 반응 식각"은 Plasma 속의 '이온 입자'가 Film 표면에 충돌하면서 이온 입자의 에너지로 인해 물리적으로 Film 물질을 뜯어내는 방식이에요.

"화학적 반응 식각"은 Plasma 속의 반응성이 좋은 입자, 라디칼(Radical)이 Film 물질과 화학적인 반응을 하면서 제거가 되는 방식이에요.

Dry Etch에서 '물리적 반응 식각'만 유도할 수 있고, '화학적 반응 식각'만 유도할 수도 있고

2가지 반응 모두 유도할 수 있어요.

**특징**

-. 물리적 반응 식각(이온 입자), 화학적 반응 식각(라디칼 입자)

-. 이방성 식각(물리적 반응 시각), 등방성 식각(화학적 반응 식각)

-. Etch Rate : 느림.

-. 선택비(Selectivity) : 낮음.

**장점**

-. 정확성이 좋음.

-. Gas를 사용하기 때문에 미세 패터닝이 가능함.

-. 비교적 공정이 안전함.

**단점**

-. Plasma를 발생시키기 위해서 고전력 장치와 진공 Chamber를 사용하기 때문에 비교적 비싸고 공정이 어려움.

-. 느린 식각 속도로 인해 생산성이 낮음.

공부하면서 정리했는데 오류가 있으면 댓글로 알려주세요.