반도체 산업 이해하기-⑥ : 반도체 8대 공정의 네 번째 식각 공정

이번 포스팅에서는 반도체 8대 공정 중 네 번째 단계인 '식각 공정'에 대해 알아보자. 식각 공정은 반도체의 구조를 형성하는 패턴을 만드는 과정으로 필요한 회로 패턴을 제외한 나머지 부분은 제거한다.

 

 

 

반도체 산업에 대해 쉽게 이해할 수 있도록 시리즈로 포스팅하였으니 반도체에 대해 더 많은 기초 상식을 알고 싶으시면 아래 글을 참고하시기 바랍니다.

 

반도체 산업 이해하기-① : 반도체란 무엇이며, 역할과 종류에 대한 기초 지식

반도체 산업 이해하기-② : 반도체 8대 공정 개념 이해하기

반도체 산업 이해하기-③ : 반도체 8대 공정 # 1 '웨이퍼 제조 공정'

반도체 산업 이해하기-④ : 반도체 8대 공정 # 2 '산화 공정'

반도체 산업 이해하기-⑤ : 반도체 8대 공정 # 3 '포토 공정'

반도체 산업 이해하기-⑥ : 반도체 8대 공정 # 4 '식각 공정'

반도체 산업 이해하기-⑦ : 반도체 8대 공정 # 5 '증착 & 이온주입 공정'

반도체 산업 이해하기-⑧ : 반도체 8대 공정 # 6 '금속배선 공정'

반도체 산업 이해하기-⑨ : 반도체 8대 공정 # 7 'EDS 공정'

반도체 산업 이해하기-⑩ : 반도체 8대 공정 # 8 '패키징 공정'

 

식각 공정이란?

 

지난 포스팅에서 설명한 포토 공정을 통해 웨이퍼 표면에 회로 패턴을 그렸다면 다음으로 회로 패턴을 제외하고 나머지 부분을 제거하는 공정이 필요하다. 이 공정을 식각(Etching) 공정 이라 한다.

 

 

식각 공정(Etching)

 

식각 공정은 반도체 공정에서 포토 공정과 함께 중심에 해당합니다.

 

앞서 설명한 바와 같이 식각 공정은 반도체 패턴 부분 외 불필요한 산화막을 제거하는 공정이다. 액체나 기체의 부식액 혹은 플라즈마를 이용해서 불필요한 부분을 선택적으로 제거한다.

 

식각 공정이 완료되면 감광액도 제거합니다. 

 

식각 공정의 종류

 

식각 공정은 습식(Wet) 식각과 건식(Dry) 식각 두 가지 방법이 있다.

습식 식각	건식 식각
화학용액 사용	가스와 플라즈마 사용
낮은 비용, 빠른 속도, 높은 생산성	미세하고 정교한 작업 가능
낮은 정확성, 미세 공정이 어려움	높은 비용, 까다로운 공정

 

최근 나노 단위 고집적화 반도체 기술 변화에 따라 회로선폭 또한 미세해지고 있다. 따라서 수율을 높이기 위한 방법으로 건식 식각이 점점 확대되고 있다.

 

현재 건식 식각은 가장 진보된 식각 방식인 만큼 습식 식각은 제외하고 건식 식각에 대해 조금 더 자세하게 알아보자.

 

 건식 식각

건식 식각은 플라즈마(Plasma) 식각 이라고도 한다. 플라즈마를 사용해 이온에 의한 물리적 식각을 진행하는 동시에 플라즈마에 의해 활성화된 입자를 이용한 화학적 식각으로 막질을 제거한다.

 

식각 공정(플라즈마 식각)

 

 

※ 플라즈마 : 고체-액체-기체를 넘어선 물질의 제 4 상태로 많은 수의 자유전자, 이온, 중성의 원자 또는 분자로 구성되어 이온화된 기체를 말함

 

※ 이온화 : 전기적으로 중성인 원자 또는 분자가 자신이 보유하고 있던 전자를 떼어 내거나 추가 확보함으로써, 양전하 또는 음전하 상태로 바뀌는 현상

 

건식 식각 과정에서 유의 사항은 다음과 같다.

 

① 균일도(Uniformity) 유지

균일도란 식각이 이루어지는 속도가 웨이퍼 상의 여러 지점에 ‘얼마나 동일한 가’를 의미한다.

식각 속도가 웨이퍼 부위에 따라 다르면, 부위별로 모양이 다르게 형성되어 특정 부위에 위치한 칩에 불량이 발생하거나 특성이 달라지는 문제가 발생할 수 있다.

 

② 식각 속도(Etch Rate)

식각 속도는 일정 시간 동안 막질을 얼마나 제거할 수 있는지를 의미한다.

식각 속도는 주로 표면 반응에 필요한 반응성 원자와 이온의 양, 이온이 가진 에너지에 의해서 변화한다. 즉 각각의 인자의 조절 능력을 높여 전체적인 수율을 향상시킬수 있다.

 

결론

 

반도체 8대 공정중 '식각 공정'에 대해 살펴보았다. 이제 반도체 전공정은 증착 & 이온주입 공정과 금속배선 공정만 남았으니 계속해서 읽어주시면 읽어 주시길 바랍니다.

 

반도체 산업 이해하기-⑦ : 반도체 8대 공정의 다섯 번째 증착 & 이온주입 공정

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