• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.4 no.1
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• pp.91-103
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• 1995

SF6 플라즈마를 이용한 텅스템 실리사이드 식각공정에서 전력, 압력, 전극간 거리, 기판온도 등의 공정변수와 CI2 첨가 기체가 식각율, 이방성, RIE Lag 등의 식각특성에 미치는 영향을 살펴보았다. 입력 전력이 증가할수록 식각율이 증가하였고 RIE Lag는 감소하였다. 식각율은 150mtorr에서 최대가 되었는데 이는 이온과 반응성 라디칼의 공동작용효과가 가장 크게 나타나기 때문으로 생각된다. 또한 압력이 작아질수록 이온의 에너지가 증가하고 이온의 분산현상이 감소하여 RIE Lag이 감소되었다. 전극간 거리가 감소할수록 식각율은 증가하고 RIE Lag은 감소되었으나 이방성은 악화되는 것으로 나타났다. 기판 온도가 증가할수록 표면 반응이 활발해져 총 식각율은 증가하였으며 반응성 라디칼의 도랑 내부로의 확산이 용이하게 이루어져 RIE Lag가 감소하였으나 화학적 식각의 증가로 이방성은 악화되었다. 염소의 첨가량이 증가할수록 도랑 벽면에 보호막이 형성되어 식각율 및 RIE Lag은 감소하였으며 이방성은 향상되는 것으로 나타났다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2008.11a
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• pp.29.2-29.2
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• 2008

• Proceedings of the International Microelectronics And Packaging Society Conference
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• 2002.11a
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• pp.123-127
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• 2002

DRAM용 capacitor의 차세대 전극물질 후보 중의 하나인 Ru 박막을 고밀도의 ECR 플라즈마를 이용하여 식각 특성 및 식각 메커니즘을 알아보고자 하였다. 식각시 Ru은 oxygen들과 결합을 하여 RuO2 화합물들을 생성하고 RuO2 화합물들은 다시 oxygen들과 결합을 함으로써 휘발성이 강한 RuOx 화합물들을 생성하였다. 하지만 이러한 식각이 이루어지기 위해서는 oxygen이온들에 의한 충돌이 필요하며, Cl과 F 가스들을 첨가가 의해 충돌 이온의 에너지가 증가되어 RuO2와 O radical들의 반응성을 향상시켰다. 이에 휘발성이 좋은 RuO4들의 형성속도를 증가시킴으로써 식각 속도를 향상시킬 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.212-212
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• 2010

최근 차세대 반도체 메모리 소자로 대두된 magnetic random access memory(MRAM)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히 MRAM의 magnetic tunnel junction(MTJ) stack을 구성하는 자성 재료의 건식 식각에 대한 연구에서는 좋은 profile을 얻고, 재층착의 문제를 해결하기 위한 노력이 계속해서 진행되고 있다. 본 연구에서는 photoresist(PR)과 Ti 하드 마스크로 패턴 된 배리어(barrier) 층인 MgO 박막의 식각 특성을 유도결합 플라즈마를 이용한 고밀도 반응성 이온 식각(inductively coupled plasma reactive ion etching-ICPRIE)을 통해서 연구하였다. PR 및 Ti 마스크를 이용한 자성 박막들은 HBr/Ar, HBr/$O_2$/Ar 식각 가스의 농도를 변화시키면서 식각되었다. HBr/Ar 가스를 이용 식각함에 있어서 좋은 식각 조건을 얻기 위한 parameter로서 pressure, bias voltage, rf power를 변화시켰다. 각 조건에서 Ti 하드마스크에 대한 터널 배리어층인 MgO 박막에 selectivity를 조사하였고 식각 profile을 관찰하였다. 식각 속도를 구하기 위해 alpha step(Tencor P-1)이 사용되었고 또한 field emission scanning electron microscopy(FESEM)를 이용하여 식각 profile을 관찰함으로써 최적의 식각 가스와 식각 조건을 찾고자 하였다.

• Electrical & Electronic Materials
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• v.7 no.4
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• pp.294-299
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• 1994

CHF$_{3}$/CH$_{4}$Ar 플라즈마에 의해 형성된 산화막 식각 잔류물의 화학구조와 이 잔류물의 제거를 위한 세정방법을 x-ray photoelectron spectroscopy를 이용하여 조사하였다. 잔류무르이 구조는 CF$_{x}$-polymer와 Si-C, Si-O 결합으로 이루어진 SiO$_{y}$ C$_{z}$ 이었다. CF$_{4}$O$_{2}$ 플라즈마에 의한 silicon light etch는 산화막 식각 잔류물인 SiO$_{y}$ C$_{z}$ 층과 손상된 실리콘 표면을 제거하엿으며 NH$_{4}$OH-H$_{2}$O$_{2}$과 HF용액으로 완전히 제거되는 CF$_{x}$-polymer/SiO$_{x}$층을 남겼다. 100.angs.정도의 silicon light etch는 minority carrier life time과 thermal wave signal값을 초기 웨이퍼 수준까지 회복시켰으며 접합누설 전류도 거의 습식 식각 공정수준까지 감소시켰다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.232-232
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• 2010

정보화 산업의 발달은 DRAM, flash memory 등을 포함한 기존의 반도체 메모리 소자를 대체할 수 있는 차세대 메모리 소자에 대한 개발을 요구하고 있다. 특히 magnetic random access memory (MRAM)는 SRAM과 대등한 고속화 그리고 DRAM 보다 높은 기록 밀도가 가능하고 낮은 동작 전압과 소비전력 때문에 대표적인 차세대 비휘발성 메모리로 주목받고 있다. 또한 MRAM소자의 고집적화를 위해서 우수한 프로파일을 갖고 재증착이 없는 나노미터 크기의 magnetic tunnel junction (MTJ) stack의 건식 식각에 대한 연구가 선행되어야 한다. 본 연구에서는 고밀도 반응성 이온 식각법(Inductively coupled plasma reactive ion etching; ICPRIE)을 이용하여 재증착이 없이 우수한 식각 profile을 갖는 CoFeB과 IrMn 박막을 형성하고자 하였다. Photoresist(PR) 및 Ti 박막의 두 가지 마스크를 이용하여 HBr/Ar, HBr/$O_2$/Ar 식각 가스들의 농도를 변화시키면서 CoFeB과 IrMn 박막의 식각 특성들이 조사되었다. 자성 박막과 동일한 조건에 대하여 hard mask로서 Ti가 식각되었다. 좋은 조건을 얻기 위해 HBr/Ar 식각 가스를 이용 식각할 때 pressure, bias voltage, rf power를 변화시켰고 식각조건에서 Ti 하드마스크에 대한 자성 박막들의 selectivity를 조사하고 식각 profile을 관찰하였다. 식각 속도를 구하기 위해 alpha step(Tencor P-1)이 사용되었고 또한 field emission scanning electron microscopy(FESEM)를 이용하여 식각 profile을 관찰함으로써 최적의 식각 가스와 식각 조건을 찾고자 하였다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.3 no.1
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• pp.77-93
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• 1994

플라즈마 식각 공정에서의 미세구조 식각 연구를 위하여 두종류의 미세식각 진전 모델을 제시하 였다. 모델 1에서는 Knudsen 확산 정도를 나타내는 Thiele 계수($\Phi$2) 의 변화와 마스크의 하전에 의한 이온의 회적이 식각 패턴에 미치는 영향을 고찰하였으며 모델 2에서는 이온의 충돌에 의한 분산 효과가 식각 패턴에 미치는 영향을 살펴보았다. 반응성 라디칼과 확산저항이 수직방향으로의 긱각깊이를 감소 시켜 RIE Lag를 일으키며 마스크의 하전에 의한 이온의 회절에 의하여 "dovetailing"형태의 식각 패턴 형성의 원인 이 됨을 알 수 있었다. 모델 2의 결과로부터 쉬스 지역에서의 이온의 분산이 심화될수록 "bowing" 형태의 식각패턴이 두드러졌으며 RIE Laggus상이 증가하는 것으로 나타났다.gus상이 증가하는 것으로 나타났다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.168-168
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• 2011

정보화 사회가 도래함으로 개인별 정보 이용량이 급격히 증가하였고 스마트폰과 같은 모바일 기기의 개발로 정보 이용량이 최고치를 갱신 중이다. 이러한 흐름 속에 사람들은 빠른 처리 속도와 고도의 저장 능력을 요구하게 되고 이에 따라 새로운 Random Access Memory에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 현재 Dynamic Random Access Memory (DRAM)가 눈부신 발전과 성과를 이룩하고 있지만 전원 공급이 중단 될 경우 저장된 내용들이 지워진다는 단점을 가지고 있다. DRAM의 장점에 이러한 단점을 보완할 수 있는 차세대 반도체 소자로 주목 받고 있는 것이 Magnetic Random Access Memory (MRAM)이다. DRAM에서 Capacitor와 유사한 기능을 하는 MTJ stack은 tunneling magnetoresistance (TMR) 현상을 나타내는 자기저항 박막을 이용하여 MRAM 소자에 집적된다. 본 연구에서는 MRAM의 자성 재료로 구성된 MTJ stack을 효과적으로 식각하고 우수한 식각 profile을 얻는 동시에 재증착의 문제를 해결하는데 목적을 둔다. 본 IrMn 자성 박막의 식각 연구는 유도결합 플라즈마 반응성 이온 식각 (Inductively Coupled Plasma Reactive Ion Etching: ICPRIE)법을 이용하여 진행되었다. 특히 본 연구에서는 종래의 $Cl_2$, $BCl_3$ 그리고 HBr과 같은 부식성 가스가 아닌 부식성이 없는 $CH_4$가스를 선택하여 그 농도를 변화시키면서 식각하였고 더 나아가 $O_2$를 첨가하면서 그 효과를 극대화하려고 시도하였다. IrMn 자성 박막의 식각 속도, TiN 하드 마스크에 대한 식각 선택도 그리고 profile 등이 조사되었고 최종적으로 X-ray photoelectron spectroscopy (XPS)를 이용하여 식각 메카니즘을 이해하려고 하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.238-239
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• 2011

최근 반도체 산업은 더 높은 성능의 회로 제작을 통해 초고집적화를 추구하고 있다. 이를 위해서 회로 설계의 최소 선폭과 소자 크기는 지속적으로 감소하고 있고 이를 위한 배선 기술들은 플라즈마 공정을 이용한 식각공정에 크게 의존하고 있다. 식각공정에 있어서 반응가스의 조성은 식각 속도와 선택도를 결정하는 중요한 요소이다. 본 연구에서는 CIS QMS (closed ion source quadrupole mass spectrometer)를 이용하여 CF4+Ar를 이용한 실리콘 산화막의 플라즈마 식각 공정 시 생성되는 라디칼과 이온 종들을 측정하였다. Ar 이온이 기판표면과 충돌하여 기판물질간의 결합을 깨놓으면, 반응성 기체 및 라디칼과의 반응성이 커져서 식각 속도를 향상 시키게 된다. 본 실험에서는 2 MHz의 RPS (remote plasma source)를 이용하여 플라즈마를 발생시키고 13.56 MHz의 rf 전력을 기판에 인가하여 식각할 웨이퍼에 바이어스 전압을 유도하였다. CF4/(CF4+Ar)의 가스 혼합비가 커질수록 식각 부산물인 SiF3의 양은 증가 하였으며, CF4 혼합비가 0일 때(Ar 100%) 비하여 1일 때(CF4 100%) SiF3의 QMS 이온 전류는 106배 증가하였다. 이때의 Si와 결합하여 SiF3를 형성하는 F라디칼의 소모는 0.5배로 감소하였다. 또한 RPS power가 800 W일 때 플라즈마에 의해서 CF4는 CF3, CF2, CF로 해리 되며 SiO2 식각 시 라디칼의 직접적인 식각과 Si_F2의 흡착에 관여되는 F라디칼의 양은 CF3 대비 7%로 검출되었고, 식각 부산물인 SiF3는 13%로 측정되었다. Ar의 혼합비를 0 %에서 100%까지 증가시켜 가면서 측정한 결과 F/CF3는 $1.0{\times}105$에서 $2.8{\times}102$로 변화하였다. SiF3/CF3는 1.8에서 6.3으로 증가하여 Ar을 25% 이상 혼합하는 것은 이온 충돌 효과에 의한 식각 속도의 증진 기대와는 반대로 작용하는 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2009.05a
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• pp.26.2-26.2
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• 2009

이 논문은 반응성 $BCl_3$ 플라즈마로 GaAs의 건식 식각을 진행한 후 그 결과에 대하여 연구 분석 한 것이다. 이 때 사용한 식각 공정 변수는 $BCl_3$ 플라즈마에서의 가스유량, 공정 압력과 RIE 척 파워의 변화이다. 먼저 공정 압력을 75 mTorr 고정시킨 후 $BCl_3$ 유량을 변화 (2.5~10 sccm)해서 실험하였다. 또한 BCl3의 유량을 5 sccm으로 고정시킨 후 공정압력을 변화(47~180 mTorr)해서 식각 실험을 실시하였다. 마지막으로 47 mTorr와 100 mTorr 의 각각의 공정압력에서 RF 척 파워를 변화시켜 (50~200 W) 실험하였다. GaAs 플라즈마 식각이 끝난 후 표면단차 측정기 (Surface profiler)를 사용하여 표면의 단차와 거칠기를 분석하였다. 그 후 그 결과를 이용하여 식각율 (Etch rate), 식각 표면 거칠기 (RMS roughness), 식각 선택비 (Selectivity) 등의 식각 특성평가를 하였다. 또한 식각 공정 중에 샘플 척에 발생하는 자기 바이어스와 $BCl_3$ 플라즈마 가스를 광학 발광 분석기 (Optical Emission Spectroscopy)를 이용하여 플라즈마의 상태를 실시간으로 분석하였다. 이 실험 결과에 따르면 공정 압력의 증가는 샘플 척의 자기 바이어스의 값을 감소시켰다. $BCl_3$ 압력 변화에 의한 GaAs의 식각 결과를 정리하면 5 sccm의 $BCl_3$ 가스유량과 RF 척 파워를 100 W로 고정시켰을 때 식각율은 47 mTorr에서 가장 높았으며, 그 값은 $0.42{\mu}m/min$ 이었다. GaAs의 식각 속도는 공정압력이 증가할수록 감소하였으며 180 mTorr에서는 식각율이 $0.03{\mu}m/min$로 거의 식각되지 않았다. 또한 공정압력을 75 mTorr, RF 척 파워를 100 W로 고정시키고, $BCl_3$ 가스유량을 2.5 sccm에서 10 sccm까지 변화시켰을 때, 10 sccm 의 $BCl_3$ 가스유량에서 가장 높은 식각율인 $0.87{\mu}m/min$이 측정되었다. 압력에 따른 GaAs의 식각 후 표면 거칠기는 최대 2 nm 정도로 비교적 매끈하였으며, 거의 식각되지 않은 180mTorr의 조건에서는 약 1 nm로 낮아졌다. 본 실험 조건에서 GaAs의 감광제에 대한 식각 선택비는 최대 약 3:1 이내였다.