[반도체공정 feat.jaeger] 식각(Etch) Chapter 2.1 - 식각의 방향은?

반도체 8대 공정 순서

1. 실리콘 웨이퍼 제조 공정
2. 산화공정(Oxidation)
3. 포토공정(Photo)
4. 식각공정(Etching)
5. 증착공정(Deposition)
     - 확산(Deposition)
     - 이온주입(Ion implantation) 
6. 금속배선공정(Metalliztion)
7. EDS 공정(Electrical Die Sorting)
8. 패키지공정(Package)

---

 

식각을 할 때에는 방향도 매우 중요합니다.

 

식각은 다음처럼 나눠 볼 수 있습니다.

• 등방성 식각 (isotropic etching) : 결정방향 변화에 식각속도 변화 없음.
• 비등방성 식각 (anisotropic etching) : 결정방향 변화에 시각속도 변화 있음.

등방성 식각은 결정방향에 따른 식각속도 변화가 거의 없는 식각으로 표면반응이 크기 때문에 용액의 확산에 의존합니다.

그래서 확산이 식각을 컨트롤한다고 diffusion controlled etching라고 부릅니다.

 

그러나 비등방성 식각의 경우 결정방향에 따라 식각속도 변화가 다른 식각입니다.

만약 확산 과정에 비해 식각이 그렇게 잘 안될 경우, 즉 활발하게 안될 경우를 reaction controlled etching라고 부릅니다.

 

2.0. 식각방향

---

결정면 방향 글에 의하면 (hkl) 결정면 간 간격은 다음과 같습니다.

a₀ : 격자상수

 

 

결정면 방향

(100)의 격자상수는 a₀

(111)의 격자상수는 a₀/√3

 

즉, (111)의 면 간 간격이 촘촘합니다.

높은 density는 곧 느린 에칭을 의미합니다.

따라서 (111)이 (100)보다 느린 에칭을 갖습니다.

---

역 피라미드형 식각

 

비등방성 식각은 피라미드처럼 식각할 수 있습니다.

 

그렇다면 이걸 어디에 이용할 수 있을까요?

대표적으로 태양 전지의 난반사면으로 활용가능합니다.

 

 

만약 lisograhy에서 mask의 폭이 작을 때 V자형 패턴은 크든 작든 U형 패턴을 가집니다.

그러나 여기서 식각시간을 늘리게 되면 궁극적으로 V자형 패턴이 됩니다.

 

W_b를 알아야 U형 패턴을 V형 패턴으로 만들 식각의 양을 정할 수 있습니다.

 

 

cot의 세타는 (100)과 (111) 면 사이의 각도입니다.

 

 

 

면 사이 각도는 고등학교 때 배웠던 벡터 내적을 이용하면 됩니다.

 

 

 

이제 다시 W_b를 계산해보면  다음과 같습니다.

 

cosθ=1/√3 이므로 당연히 cot θ=1/√2입니다.

 

 

대표적 비등방성 식각용액은 다음과 같습니다.

• 23.4 무게% KOH
• 13.3 무게% 이소프로필알콜 (isopropyl alcohol)
• 63.3 무게% H2O(물) 용액

(100) 면은 0.6 ㎛/min 의 식각속도를 가집니다.

(111) 면은 0.006 ㎛/min 로 (100)에 비해 1/100의 식각속도를 가지고 있습니다.

---

긴 글 읽어주셔서 감사합니다.

 

 

introduction to microelectronic fabrication (Vol 5)

For courses in Theory and Fabrication of Integrated Circuits.The author's goal in writing this text was to present a concise survey of the most up-to-date techniques in the field. It is devoted exclusively to processing, and is highlighted by careful explanations, clear, simple language, and numerous fully-solved example problems. This work assumes a minimal knowledge of integrated circuits and of terminal behavior of electronic components such as resistors, diodes, and MOS and bipolar transistors.

저자

jaeger

출판

피어슨 에듀케이션

출판일

2013.08.30