오늘은 etch(식각 공정) 두 번째!
etching의 종류에는 wet etching과 dry etching이 존재합니다.
저번 포스팅에서 etching을 Anisotropy 하게 조절할 수 있다고 했습니다.
그 방법 중 하나가 dry etching을 사용하는 것입니다!
오늘은 wet etching과 dry etching에 대해 알아보겠습니다.
1. WET ETCHING
일단 wet 이라는게 무엇인가를 액체에 적신다는 의미입니다.
따라서 방향성이 있게 식각 되기보단(Anisotropic) 등방성(isotropic)을 가지고 식각이 되겠죠!
그래서 대부분의 wet etching은 isotropic 입니다.
Anisotropic case가 존재하긴 합니다.
Single crystal Si를 특별한 etchants를 이용해 식각 하는 경우 결정방향에 의해 방향성 있는 식각공정이 이루어집니다.
그럼 wet etching에 영향을 주는 요소들에는 무엇이 있을까요?
1. Temperature(chemical) - 온도
2. Time(etching time) - 시간
3. Agitation(chemical solution bath) - 초음파
4. Concentration (solution) - 농도
5. Viscosity(chemical) - 점성
하지만 이러한 변수들은 정교한 변수들이 아닙니다.
Mecro 한 변수들이죠..
그래서 식각을 정교하게 해야 하는 경우에는 이용하지 못합니다.
cleaning 공정처럼 어떤 모양이 아니라 전체 물질을 지워버릴 때 사용할 수 있습니다.
2. Dry etching(Plasma etching)
dry etching은 plasma를 이용하는 식각공정입니다.
Anisotropic etching을 할 수 있습니다.
그 이유에 대해 알아보죠!
일단 Plasma etching의 메커니즘을 먼저 살펴보겠습니다.
1. plasma는 같은 양이 유지되도록 계속 주입됩니다.
2. plasma에는 Radical과 양이온, 음이온 이렇게 세 가지가 존재합니다.
3. Radical은 chemical적으로 불안정한 상태이기 때문에 반응성이 높습니다.
이로 인해 식각 하고자 하는 물질과 반응해 날아가 버리는 식각 공정이 진행됩니다.
4. plasma 양단에는 전압을 걸어주는데
이때 양이온(ex. Ar+)이 물질에 부딪힙니다. 이로 인해 etching이 진행되는 것이죠.
이렇게 plasma etching은 chemical + physical 반응을 이용합니다.
chemical 반응 : isotropic
physical 반응 : Anisotropic
따라서 recipe에 따라 anisotropic 정도를 결정할 수 있습니다.
이에 관해 좀 더 자세히 알아보겠습니다.
| Types | Thermal etching | Sputtering | Ion enhanced etching |
| react | chemical | physical | chemical + physical |
| features | Isotropic, High Pressure, Less Electrical damage |
Anisotropic, High Directional Low Pressure : long mean free path, Low etch rate(slow) |
Damage Enhanced Chemicalreactivity Chemically Enhanced Physical Sputtering |
다음과 같이 분류할 수 있습니다.
마지막으로 Ion Enhance Etching에 대해 추가 설명하려고 합니다.
이 공정을 위해 RIE(Reactive Ion Etching) 장비를 사용합니다.
압력이 낮을수록 mean free path가 늘어나고, 이는 physical etching을 해야 하는 상황에서 중요합니다.
이로 인해 직진거리를 갈 확률이 높아지기 때문에 Anisotropy도 증가합니다.
이런 것들을 통해 변수를 조절해 원하는 etching을 하는 것입니다.
그림으로 보겠습니다.
오늘은 간단하게 wet etching과 dry etching에 관해 배워봤습니다!
오늘도 행복한 하루 보내세요 :)
감사합니다!
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