반도체 4번째 식각공정 및 식각방식 분류 / 관련기업

2025. 4. 8.

by. namdar

반도체 제조 공정 중 식각(Etching)은 포토(Photo) 공정을 통해 형성된 회로 패턴 외의 불필요한 박막을 제거하여, 반도체 소자의 3차원 구조를 구현하는 핵심 단계입니다.

웨이퍼 상에 증착된 절연막, 금속막 등 다양한 재료 층 중에서, 회로 설계에 따라 특정 부분만 선택적으로 제거함으로써 전기적 특성을 갖는 구조물을 정밀하게 구현하게 됩니다.

중요한 식각공정에 대해서 알아보도록 하겠습니다.

식각공정(Etching)은 일반적으로 감광막(Photoresist)으로 보호된 영역을 제외한 노출된 영역의 박막을 화학적 또는 물리적으로 제거하는 방식으로 진행합니다.

반도체 구조를 형성하는 패턴을 만드는 공정입니다.

감광막은 마스크 역할을 하여 식각 공정에서 손상되지 않도록 보호하며, 이로써 원하는 패턴만 남기게 되는 역할을 합니다.

식각 공정은 사용하는 식각물질의 상태 및 제거 메커니즘에 따라 습식(Wet Etching)과 건식(Dry Etching)으로 구분됩니다.

습식 식각 (Wet Etching)
액체 상태의 화학 용액을 사용하여 식각 대상 물질과의 반응을 통해 제거합니다. 공정이 단순하고 비용이 저렴하나, 식각액의 확산에 따른 등방성 식각(isotropic etching) 특성으로 인해 미세 패턴 구현에 한계가 있습니다.
건식 식각 (Dry Etching)
플라즈마 상태의 반응성 가스를 활용해 식각 대상 물질과의 화학반응 또는 이온 충돌에 의한 물리적 제거를 수행합니다. 특히 이방성 식각(anisotropic etching)이 가능하여, 수직 방향으로 정밀한 식각이 가능합니다. 현재 미세 선폭이 요구되는 공정에서는 건식식각이 주로 사용됩니다.

건식 식각은 습식식각에 비해 고비용이며 방법이 복잡하다는 단점이 있습니다.

그러나 최근에는 나노 단위 기술의 발전으로 미세 회로 선폭을 식각하기 좋은 건식식각이 더 확대되고 있습니다.

산화막(SiO₂)을 식각하기 위해 대표적으로 사불화탄소(CF₄)와 산소(O₂)가 사용됩니다.

이 가스들은 플라즈마 상태에서 라디칼과 이온으로 분리되며, 화학적 반응을 통해 산화막을 휘발성 생성물로 전환시키는 동시에, 이온 충돌을 통해 식각 속도를 가속화합니다.

이중 메커니즘을 통해 높은 정밀도와 식각 선택비를 확보할 수 있습니다.

기술이 미세화됨에 따라 식각 공정은 단순한 제거 기술을 넘어 공정 수율 및 소자 성능을 좌우하는 핵심 기술로 자리 잡았습니다.

특히 FinFET, GAA(Gate-All-Around)와 같은 차세대 트랜지스터 구조에서는 수직 방향의 고정밀 식각이 필수적입니다.

이와 함께 식각 공정에서 발생하는 미세먼지, 잔류 플라즈마, 손상층 등을 최소화하는 기술이 지속적으로 개발되고 있으며, 이에 따라 식각 장비와 소재에 대한 수요도 고도화되고 있습니다.

식각 공정은 반도체 소자의 정확한 물리적 구조를 구현하기 위한 필수적인 단계로, 공정의 정밀도와 균일성이 소자의 전기적 특성에 직접적인 영향을 미칩니다.

습식에서 건식으로, 나아가 원자 단위의 제어가 가능한 식각 기술로 진화하면서 반도체 미세화의 핵심 축으로 자리 잡고 있습니다.

다음 편에서는 반도체 5번째 공정인 증착, 이온 주입 공정에 대해서 알아보겠습니다.

삼성반도체이야기(뉴스룸)을 참고해서 작성했는데 아래 링크를 들어가서 확인해 보세요!!

지난번 공유했던 3번째 포토공정에 대해서도 같이 공부해 보세요!!

반도체 3번째 포토공정 및 공정순서 설명 / 관련기업

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