Etching

📘 식각(Etching)의 필요성과 공정 선택 — 반도체 제조의 핵심 단원

✅ 1. 식각이란?

식각(Etching)은 반도체 공정에서 패턴에 따라 특정 영역의 재료(금속, 산화막, 실리콘 등)를 선택적으로 제거하는 공정입니다. 포토리소그래피로 형성된 감광막(Photoresist)을 마스크 삼아, 필요한 구조만 남기고 나머지 재료를 제거함으로써, 회로의 물리적 형태를 정밀하게 가공하는 핵심 단계입니다.

✅ 2. 습식식각 (Wet Etching)

🔹 정의: 화학 용액(액상)을 이용하여 재료를 녹여 제거하는 방식

🔹 특징

• 등방성(Isotropic) 성향이 강함 → 옆으로도 퍼져서 제거됨

• 공정 장비 단순, 저비용, 대면적 처리 유리

• 식각 속도 빠름

• 마스크로 PR 또는 SiN, SiO₂ 사용 가능

🔹 적용 예시

• KOH/TMAH를 이용한 실리콘 트렌치 가공, H₃PO₄를 이용한 알루미늄 식각, HF를 이용한 SiO₂ 제거

🔹 단점

• 패턴 정밀도 낮음 (Undercut 현상), 미세 구조 구현에는 부적합, 액체 취급으로 균일도 관리 어려움

✅ 3. 건식식각 (Dry Etching)

🔹 정의: 플라즈마 상태의 반응성 가스를 이용해 표면에서 화학적/물리적으로 식각하는 방식

🔹 유형

• RIE (Reactive Ion Etching): 화학 + 물리적 충격 병행

• ICP (Inductively Coupled Plasma): 고이온 밀도, 깊고 수직적인 식각 가능

• PE (Plasma Etching): 화학 반응 중심

🔹 특징

• 이방성(Anisotropic) 제어 용이 → 수직 식각 가능

• 나노미터 수준의 패턴 구현

• 식각 공정의 정밀도와 선택비 조절 가능

• 장비 비용은 높지만 하이엔드 공정 필수

🔹 적용 예시

• FinFET, DRAM 트렌치, VIA 홀 등 미세 패턴 형성. SiO₂/SiN/Poly-Si 등의 식각, HAR(Hight Aspect Ratio) 구조

🔹 단점

• 공정 조건 민감 → Recipe 최적화 필요, 장비 비용, 유지비용이 큼, 이온 손상 가능성 존재 (damage to underlying layers)

습식 vs. 건식식각 비교