반도체 공정 및 장비: 식각 공정 및 장비

회로도를 웨이퍼에 리소그래피한 후 에칭 공정을 통해 과잉 산화막을 제거하고 반도체 회로도를 남깁니다. 선택한 과잉 재료를 제거하기 위해 일반적으로 화학 용액, 가스(또는/및) 플라즈마를 사용하는 에칭.티 에칭의 장점은 샘플 제작 비용이 저렴하고 일반적으로 사용되는 거의 모든 산업용 금속 재료를 에칭할 수 있다는 것입니다. 금속의 경도에는 제한이 없습니다. 빠르고 간단하며 효율적인 디자인.

에칭 방법에는 사용되는 물질에 따라 크게 두 가지가 있는데, 특정 화학 용액을 사용하여 화학 반응을 진행시켜 산화막을 제거하는 습식 에칭과 가스(또는/및) 플라즈마를 이용하는 건식 에칭이 있는데, 건식 에칭 기술은 반응성 이온 에칭(RIE), 스퍼터링 에칭, 기상 에칭으로 구분됩니다. 아래에서는 각 에칭 방법의 프로세스와 장비에 대해 자세히 설명합니다.

I, 습식 에칭 공정

화학적 용액을 사용하여 산화막의 습식 에칭을 제거하는 방법으로 비용이 저렴하고 에칭 속도가 빠르며 생산성이 높다는 장점이 있습니다. 그러나 습식 에칭은 속도가 모든 방향에서 동일하다는 점에서 등방성입니다. 이로 인해 마스크(또는 민감한 필름)가 에칭된 산화막과 완벽하게 정렬되지 않아 매우 미세한 회로도를 처리하기가 어렵습니다.

습식 에칭의 장점은 가격이 저렴하고 대량 생산이 가능하다는 점이다. 동시에 많은 웨이퍼 조각을 에칭할 수 있습니다. 따라서 습식 에칭은 여전히 ​​대형 MES 장치와 중요하지 않은 층을 청소하는 데 중요한 역할을 합니다. 특히 건식에칭에 비해 효과적이고 경제적입니다.특히 산화물 제거 잔여물 에칭 및 스킨 스트리핑에 사용됩니다.

·Wet Etching의 주요 대상은 산화규소, 질화규소, 단결정 실리콘, 다결정 실리콘입니다. 불화수소산(HF)은 일반적으로 산화규소의 습식 에칭을 위한 주요 화학 캐리어로 사용됩니다. 선택성을 향상시키기 위해 불화암모늄으로 완충된 묽은 불산이 공정에 사용됩니다. pH를 안정적으로 유지하기 위해 소량의 강산이나 기타 원소를 첨가할 수 있습니다. 도핑된 산화규소는 순수한 산화규소보다 더 쉽게 부식됩니다. 습식 화학적 박리는 주로 포토레지스트 및 하드마스크(질화규소) 제거에 사용됩니다. 열에 안정한 알칼리성 인산분해효소(H3PO4)는 질화규소를 제거하기 위한 습식 화학 탈거에 사용되는 주요 화학액이며 산화규소에 대한 선택 비율이 더 좋습니다.

II,습식 에칭 장비

습식 공정 장비는 세 가지 범주로 나눌 수 있습니다.

1, 웨이퍼 세정 장비, 세정 대상 물체에는 입자, 유기물, 천연 산화물 층, 오염 물질의 금속 불순물이 포함됩니다.

2, 웨이퍼 표면 입자를 제거하는 것이 주요 목적인 웨이퍼 브러싱 장비;

3, 주로 박막을 제거하는 데 사용되는 웨이퍼 에칭 장비. 공정의 다양한 용도에 따라 단일 웨이퍼 에칭 장비는 두 가지 유형으로 나눌 수 있습니다.

A) 고에너지 이온 주입으로 인한 표면 필름 손상을 제거하는 데 주로 사용되는 라이트 에칭 장비.

B) 희생층 제거 장치로서 웨이퍼 박화나 화학기계적 연마 후 배리어층을 제거하는데 주로 사용된다.

기계의 전체 구조에서 모든 종류의 웨이퍼 습식 공정 장비의 기본 아키텍처는 유사하며 일반적으로 메인 프레임, 웨이퍼 전송 시스템, 캐비티 모듈, 약액 공급 전송 모듈, 소프트웨어 시스템 및 전기 제어 모듈 6개 부품으로 구성됩니다. .

III,건식 에칭

건식 에칭은 우수한 지향성, 가스 비율 및 RF 전원 공급으로 인해 보다 정밀한 제어를 달성할 수 있습니다. 주류 칩 공정에서는 칩 에칭의 90% 이상이 건식 방식입니다.

건식 에칭은 화학적 에칭, 물리적 스퍼터링, 이온 에칭의 세 가지 유형으로 나눌 수 있습니다.

1, 화학적 에칭: 화학적 에칭은 화학 반응을 사용하여 재료의 표면을 제거하는 프로세스입니다. 에칭가스(주로 불화수소)를 사용합니다. 이 방법 역시 습식 에칭과 마찬가지로 등방성이므로 정밀 에칭에는 적합하지 않습니다.

2, 피물리적 스퍼터링 e가려움증

물리적 에칭은 글로우 방전을 사용하여 Ar 가스와 같은 가스를 양전하 이온으로 이온화한 다음 바이어스하여 이온을 가속하고 에칭된 물체의 표면에 튀어 에칭된 원자가 부딪혀 스퍼터링되고, 과정은 완전히 물리적인 에너지 전달입니다.

물리적 스퍼터링은 지향성이 매우 우수하며 거의 수직에 가까운 에칭 프로파일을 얻을 수 있습니다. 그러나 이온이 칩에 완전하고 균일하게 스퍼터링되기 때문에 포토레지스트와 식각된 물질이 동시에 식각되어 식각 선택비가 떨어지는 문제가 있다. 동시에 녹아웃된 물질의 대부분은 비휘발성 물질로 에칭된 필름의 표면과 측벽에 쉽게 침전됩니다. 따라서 VLSI 제조 과정에서 완전 물리적 건식 식각 방식은 거의 사용되지 않는다.

삼,리:반응성 이온 에칭

RIE는 처음 두 가지 방법, 즉 이온화 물리적 에칭을 위해 플라즈마를 사용하고 화학적 에칭을 위해 플라즈마 활성화 후 생성된 자유 라디칼을 사용하는 방법을 결합합니다. RIE는 앞선 두 가지 방법보다 식각 속도가 빠른 것 외에도 이온 이방성의 특성을 활용해 고정밀 패턴 식각을 구현할 수 있다.

4, 건식 에칭 장비

에칭하는 재료에 따라 에칭은 크게 실리콘 에칭, 미디엄 에칭, 메탈 에칭으로 구분됩니다.

다양한 에칭 재료에 사용되는 에칭 기계 사이에는 큰 간격이 있습니다. 건식 식각 식각 장치의 플라즈마 발생 방식에는 CCP(용량성 결합)와 ICP(유도 결합)가 있습니다. 다양한 방식의 기술적 특성이 다르기 때문에 다운스트림 응용 분야에서도 구별됩니다. CCP 기술은 에너지는 높지만 조정성이 좋지 않아 단단한 유전체 재료(금속 포함)를 에칭하는 데 적합합니다. ICP는 에너지가 낮지만 제어성이 강하여 단결정 실리콘, 경도가 낮은 폴리실리콘 또는 얇은 소재의 에칭에 적합합니다.

글로벌 식각장비는 참여자가 상대적으로 적고, 업계 전체가 과점구조를 이루고 있다. 주요 업체로는 미국 램리서치(Pan-Forest Semiconductor), AMAT(Applied Materials), 일본 TEL(Tokyo Electronics) 등이 있다. 이들 3개 회사는 반도체 식각 장치 세계 시장 점유율의 94%를 차지하는 반면, 다른 회사를 합친 점유율은 6%에 불과합니다. 이 중 램리서치가 55%에 달하는 지분을 차지해 업계 1위를 지키고 있다. 도쿄전자와 응용소재가 각각 20%, 19%를 차지했다.

국내 식각기 시장 관점에서 보면 램리서치는 여전히 안정적인 선두 자리를 차지하고 있다. 또한 일부 국내 에칭 기계가 성장하고 상승하는 것을 볼 수 있습니다. Fountyl Technologies PTE Ltd는 반도체 제조 산업에 주력하고 있으며 주요 제품은 다음과 같습니다: 핀 척, 다공성 세라믹 척, 세라믹 엔드 이펙터, 세라믹 사각 빔, 세라믹 스핀들, 연락 및 협상 환영!