현재 전기 . 전자 기술의 추세는 소형화를 비롯하여 집적화, 저전력화, 저가격화의 장점을 가진 MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) device의 개발에 주력하고 있으며, 이를 위해서는 고종횡비와 높은 식각 속도를 가진 HDP(High Density Plasma) etching 기술 개발이 필수적이라 할 수 있다. 이를 위하여 우리는 Inductively Coupled Plasma(ICP) 장비를 이용하여 각 공정 변수에 의한 실리콘 deep trench식각 반응을 연구하였다. 실험 공정 변수인 platen power, etch/passivation cycle time에서 etching 단계 시간에 따른 변화와 SF$_{6}$:C$_4$F$_{8}$ 가스유량을 변화시켜 연구하였으며 또한 이들의 profile, scallops, 식각 속도, 균일도, 선택비도 관찰하였다.
Rawal, D.S.;Agarwal, Vanita R.;Sharma, H.S.;Sehgal, B.K.;Muralidharan, R.
JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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제8권3호
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pp.244-250
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2008
An inductively coupled plasma etching process to replace an existing slower rate reactive ion etching process for $60{\mu}m$ diameter via-holes using Cl2/BCl3 gases has been investigated. Process pressure and platen power were varied at a constant ICP coil power to reproduce the RIE etched $200{\mu}m$ deep via profile, at high etch rate. Desired etch profile was obtained at 40 m Torr pressure, 950 W coil power, 90W platen power with an etch rate ${\sim}4{\mu}m$/min and via etch yield >90% over a 3-inch wafer, using $24{\mu}m$ thick photoresist mask. The etch uniformity and reproducibility obtained for the process were better than 4%. The metallized via-hole dc resistance measured was ${\sim}0.5{\Omega}$ and via inductance value measured was $\sim$83 pH.
본 연구에서는 Si wafer에 마스크 공정 및 Slit-etching 공정을 적용하여 25 um 피치의 probe unit을 개발하기 위해 Deep Si Etching 장비를 이용하여 식각공정 조건에 따른 특성을 평가하였다. 25 um pitch는 etch 폭의 크기에 따라 3종류로 설계하였으며, 식각공정은 2수준, 4인자 실험계획법에 의해 8회 실험을 수행하였다. 실험계획법에 의해 미니탭을 활용하여 최적조건을 구한 결과 12.5 um etch 폭에서는 가스유량은 200 sccm, 에칭시간 7 sec, 코일 파워 1500W, 에칭 압력은 43.7 mtorr의 조건이 etch 형태 및 profile angle이 목표치에 근접한 결과를 얻었다. 또한 probe pitch를 30~60 um까지 증가시켰을 경우 Etch depth는 증가하였으며, 식각율 또한 증가한 현상을 보였다. 재현성 실험을 위해 위의 최적조건을 이용하여 2회 반복하여 실험한 경우 모든 시편이 목표치에 도달하였다. 이는 미세피치화 되는 프로브 유닛의 기초데이터로 활용될 수 있다.
The etch rate of $SiO_2$ in Enhanced - Inductive Coupled Plasma (E-ICP) and CW-ICP systems are investigated. As addition of $O_2$ to $CF_4$ gas increases oxide etch rate, E-ICP etching shows the highest etch rate (about 6000A) at an optimized condition with 30% $O_2$ in $CF_4$ 70Hz at the modulation frequency of 70Hz. E-ICP also shows better etch profile than CW-ICP.
In 0.18 $\mu \textrm m$ LOGIC device, the etch rate of NMOS polysilicons is different from that of PMOS polysilicons due to the state of polysilicon to manufacture gate line. To control the etch profile, we tested the ratio of $Cl_2$/HBr gas and the total chamber pressure, and also we reduced Back He pressure to get the vertical profile. In the case of manufacturing the gate photoresist line, we used Bottom Anti-Reflective Coating (BARC) to protect refrection of light. As a result we found that $CF_4O_2$ gas is good to etch BARC, because of high selectivity and good photoresist line profile after etching BARC. in the results of the characterization of plasma damage to the antenna effect of gate oxide, NO type thin film(growing gate oxide in 0, ambient followed by an NO anneal) is better than wet type thin film(growing gate oxide in $0_2+H_2$ ambient).
GaN etching was performed using planar inductively coupled $Cl_2$-based plasmas and the effects of main process parameters on the characteristics of the plasmas and their relations to GaN etch rates were studied. Also, the GaN etch mechanism was investigated using a Langmuir probe and optical emission spectroscopy (OES) during the etching, and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) of the etched surfaces. The GaN etch rates increased with the increase of chlorine radical density and ion energy, and a vertical etch profile haying the etch rate close to 4000 $\AA$/min could be obtained. The addition of 10% Ar to $Cl_2$ gas increased the GaN etch rate and the addition of Ar (more than 20%) and HBr generally reduced the GaN etch rate. The GaN etch rate appeared to be more affected by the chemical reaction between Cl radicals and GaN compared to the physical sputtering itself under the sufficient ion bombardments to break GaN bonds.
A new technique is presented to construct a predictive model of plasma etch process. This was accomplished by combining a backpropagation neural network (BPNN) and a genetic algorithm (GA). The predictive model constructed in this way is referred to as a GA-BPNN. The GA played a role of controlling training factors simultaneously. The training factors to be optimized are the hidden neuron, training tolerance, initial weight magnitude, and two gradients of bipolar sigmoid and linear functions. Each etch response was optimized separately. The proposed scheme was evaluated with a set of experimental plasma etch data. The etch process was characterized by a $2^3$ full factorial experiment. The etch responses modeled are aluminum (A1) etch rate, silica profile angle, A1 selectivity, and dc bias. Additional test data were prepared to evaluate model appropriateness. The GA-BPNN was compared to a conventional BPNN. Compared to the BPNN, the GA-BPNN demonstrated an improvement of more than 20% for all etch responses. The improvement was significant in the case of A1 etch rate.
최근가지 Pt박막의 식각은 Cl 계열의 가스에 의한 물리적인 스퍼터링 기구에 초점을 맞추어 연구가 진행되어왔으며 F 계열의 가스에 의한 식각 특성은 상당히 미진하였다. 본 연구에서는 ECR(electron cyclotron resonance) 플라즈마 식각 장비를 이용하여 $Cl_2$/Ar 가스와 $SF_{6}$/Ar 가스를 사용하여 Pt 박막의 식각 특성을 연구하였고, $SF_{6}$/Ar 가스의 경우 Pt 박막과 반응하여 휘발성의 식각 부산물을 형성시킬 수 있음을 확인하였다. 그리고 휘발성있는 platinum fluoride 화합물의 형성에 의해 식각률, 식각 측면형상과 표면 거칠기 특성개선도 얻을 수 있었다.
본 연구에서는 STS-ICP ASEHR을 이용하여 Etch와 Deposition 공정을 반복하여 에칭을 하는 Bosch 식각에 관하여 연구하였다. 기본적인 Etch rate의 변화는 Etching하고자 하는 Wafer에 Deposition된 PR 또는 SiO₂의 두께와 Etching하고자 하는 Wafer의 Depth 및 Pattern size가 영향을 준다. 그러나 이러한 기본적인 변수 외에 STS-ICP ASEHR 장비의 Platen power, Coil power 및 Process pressure에 다양한 변화를 주어 각 변수에 따른 Etch rate을 관찰하였다. 각 공정별 변수를 준 결과 Platen power 12W, Coil power 500W, Etch/Passivation Cycle 6/7sec 일 경우 Etch rate은 1.2㎛/min 이었고, Sidewall prpfile은 90±0.2˚로 나타나 매우 우수한 결과를 보였다. 이는 ICP를 이용한 Bosch Process에 의한 결과임을 확인할 수 있었다.
The silylated photoresist etch process was tested by enhanced-ICP. The comparison of the two process results of micro pattern etching with $0.35\mu\textrm{m}$ CD by E-ICP and ICP reveals that I-ICP has bettor quality than ICP. The etch rate and the RIE lag effect was improved in E-ICP. Especially, the problem of the lateral etch was improved in E-ICP.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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