• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.142-142
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• 2013

DBD (Dielectric Barrier Discharge) 대기압 플라즈마를 이용한 a-Si 식각기술에 대한 연구결과를 논하고자 한다. 기술개발의 목적은 대면적 TFT-LCD 혹은 Flexible Display 공정에 적용가능한 대기압 플라즈마 식각장치의 개발 및 검증이다. 실험에서 식각 가스로는 SF6, NF3 등을 사용하였으며, 질소를 기본 가스로 사용하였다. 검증용으로 개발된 대기압 플라즈마 식각 장치는 대기압 플라즈마 장치를 연속적으로 통과하는 in-line system 형식으로 개발되었다. 검증에 사용된 대기압 플라즈마 장치는 300 mm의 방전 폭으로 1세대 LCD기판의 처리가 가능하다. 대기압 플라즈마 식각 기술 개발에서 식각율에 영향을 미치는 변수들은 기판의 온도, 식각가스의 농도, 기판의 이송속도, 기판과 플라즈마 발생장치 사이의 간격 그리고 플라즈마의 인가 전력 등으로 크게 구분지어 생각할 수 있다. 개발된 식각 장치는 SF6를 사용하는 경우 최대 환산 식각율은 500 nm/min 정도이다. 식각 기술에서 중요한 식각 Uniformity와 그와 연관된 a-Si/SiNx 식각 선택비는 사용하는 가스의 Recipe 개발에 중점을 두고 연구를 진행하였다. 식각 Uniformity는 약 7% 이내의 균일도를 갖고 a-Si/ SiNx의 선택비는 10이상의 결과를 얻었다. 또한 식각 가스는 식각 profile에 영향을 줄 수 있는데 대기압 환경에서 형성되는 collisional sheath에도 불구하고 비 등방성 식각이 가능하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2003.05e
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• pp.77-80
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• 2003

MEMS(Micro Electro Mechanical System) 기술에서 실리콘 식각기술의 중요성으로 플라즈마 식각기술의 개발이 꾸준히 진행되고 있다. 이중에서 ICP(Inductive Coupled Plasma)는 기존의 증착장치에 유도결합식 플라즈마를 추가로 발생시켜 증착막의 특성을 획기적으로 개선시키는 가장 최근에 개발된 기술이며, 이용에너지를 증가시키지 않고도 이용밀도를 높이고 이용업자들에 방향성을 가할 수 있는 새로운 플라즈마 기술로, 주로 MEMS 제조공정에 응용되고 있다. 본 연구에서는 STS-ICP $ASE^{HR}$을 이용하여 식각과 증착공정을 반복하여 식각을 하는 Bosch 식각에 관하여 연구하였다 STS-ICP $ASE^{HR}$ 장비의 Platen power, Coil power 및 Process pressure에 다양한 변화를 주어 각 변수에 따른 식각속도를 관찰하였다. 각 공정별 변수를 변화시킨 결과 Platen power 12W, Coil power 500W, 식각/Passivation Cycle 6/7sec 일 경우 식각속도는 $1.2{\mu}m$/min 이었고, Sidewall profile은 $90{\pm}0.7^{\circ}$로 나타나 매우 우수한 결과를 보였다.

• Proceedings of the KAIS Fall Conference
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• 2000.10a
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• pp.185-193
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• 2000

이방성 습식 식각을 이용하여 멤브레인을 제작하기 위하여 KOH-IPA의 식각액을 사용하여 단결정 실리콘 기판을 이방성으로 식각을 하고, 각 용액에 대한 식각 특성을 관찰하였다. 식각률은 식각액의 온도와 농도에 의존하며, 패턴 형성 방향과 식각액의 농도에 따라 식각 형태가 다르게 나타났다. 패턴은 Primary Flat에 45°로 기울여 형성되었으며 20wt·% KOH 80℃ 이상에서는 U-groove, 그 이하의 온도와 농도에서는 V-groove 식각 형태를 관찰할 수 있었다. 각 면에 대한 식각률 차이에 의해서 생기는 Hillock은 온도와 농도가 높아짐에 따라 줄어들었고, 재식각을 퉁하여 현저하게 줄어듦을 알 수 있었다.

• Electronics and Telecommunications Trends
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• v.14 no.1 s.55
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• pp.13-23
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• 1999

평면형 광소자 제조공정 중 실리카 식각공정 기술은 일반적으로 잘 알려진 반도체 식각공정 기술과 달리 $8\mum$이상을 식각할 수 있는 높은 식각률과 그에 따른 마스크 물질의 높은 선택비를 필요로 하며, 특히 광 손실을 줄이기 위하여 표면 및 측면의 조도를 줄일 수 있는 공정기술을 필요로 한다. 본 고에서는 $8\mum$이상의 실리카 채널 도파로 형성시 요구되는 식각특성 중 식각률과 식각선택비 및 플라즈마 소스에 대하여 알아보고, 유도결합프라즈마(inductively coupled plasma)를 사용한 실리카막의 식각특성과 최근 진행되고 있는 희토류 첨가 실리카막 식각공정에 대하여 소개한다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2014.11a
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• pp.196-196
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• 2014

플라즈마 건식 식각 기술은 반도체 식각공정에서 효과적으로 이용되고 있으며, 반도체 소자의 크기가 줄어듬에 따라 미세하고 정확하게 식각 깊이를 제어할 수 있는 원자층 식각 기술이 개발되었다. 3-5족 반도체 소자의 Interface Passivation Layer 로 이용되는 $Al_2O_3$ 와 BeO 의 원자층 식각을 하였으며, 각각의 원자층 식각 조건과 식각 후의 표면 거칠기 변화에 대한 영향을 확인 할 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.406-406
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• 2010

일반적으로, 나노스케일의 MOS 소자에서는 게이트 절연체 두께가 감소함에 따라 tunneling effect의 증가로 인해 PID (plasma induced damage)로 인한 소자 특성 저하 현상을 감소하는 추세로 알려져 있다. 하지만 요즘 많이 사용되고 있는 high-k 게이트 절연체의 경우에는 오히려 더 많은 charge들이 trapping 되면서 PID가 오히려 더 심각해지는 현상이 나타나고 있다. 이러한 high-k 게이트 식각 시 현재는 주로 Hf-based wet etch나 dry etch가 사용되고 있지만 gate edge 영역에서 high-k 게이트 절연체의 undercut 현상이나 PID에 의한 소자특성 저하가 보고되고 있다. 본 연구에서는 이에 차세대 MOS 소자의 gate stack 구조중 issue화 되고 있는 metal gate 층과 gate dielectric 층의 식각공정에 각각 중성빔 식각과 중성빔 원자층 식각을 적용하여 전기적 손상 없이 원자레벨의 정확한 식각 조절을 해줄 수 있는 새로운 two step 식각 공정에 대한 연구를 진행하였다. 먼저 TiN metal gate 층의 식각을 위해 HBr과 $Cl_2$ 혼합가스를 사용한 중성빔 식각기술을 적용하여 100 eV 이하의 에너지 조건에서 하부층인 $HfO_2$와 거의 무한대의 식각 선택비를 얻었다. 하지만 100 eV 조건에서는 낮은 에너지에 의한 빔 스케터링으로 실제 패턴 식각시 etch foot이 발생되는 현상이 관찰되었으며, 이를 해결하기 위하여 먼저 높은 에너지로 식각을 진행하고 $HfO_2$와의 계면 근처에서 100 eV로 식각을 해주는 two step 방법을 사용하였다. 그 결과 anistropic 하고 하부층에 etch stop된 식각 형상을 관찰할 수 있었다. 다음으로 3.5nm의 매우 얇은 $HfO_2$ gate dielectric 층의 정확한 식각 깊이 조절을 위해 $BCl_3$와 Ar 가스를 이용한 중성빔 원자층 식각기술을 적용하여 $1.2\;{\AA}$/cycle의 단일막 식각 조건을 확립하고 약 30 cycle 공정시 3.5nm 두께의 $HfO_2$ 층이 완벽히 제거됨을 관찰할 수 있었다. 뿐만 아니라, vertical 한 식각 형상 및 향상된 표면 roughness를 transmission electron microscope(TEM)과 atomic force microscope (AFM)으로 관찰할 수 있었다. 이러한 중성빔 식각과 중성빔 원자층 식각기술이 결합된 새로운 gate recess 공정을 실제 MOSFET 소자에 적용하여 기존 식각 방법으로 제작된 소자 결과를 비교해 본 결과 gate leakage current가 약 one order 정도 개선되었음을 확인할 수 있었다.

• Clean Technology
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• v.9 no.3
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• pp.101-105
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• 2003

Plasma etching technology has been developed since it is recognized that silicon etching is very crucial in MEMS(Micro Electro Mechanical System) technology. In this study ICP(Inductive Coupled Plasma) technology was used as a new plasma etching to increase ion density without increasing ion energy, and to maintain the etching directions. This plasma etching can be used for many MEMS applications, but it has been used for PCR(Polymerase Chain Reaction) device fabrication. Platen power, Coil power and process pressure were parameters for observing the etching rate changes. Conclusively Platen power 12W, Coil power 500W, etchng/passivation cycle 6/7sec gives the etching rate of $1.2{\mu}m/min$ and sidewall profile of $90{\pm}0.7^{\circ}$, exclusively. It was concluded from this study that it was possible to minimize the environmental effect by optimizing the etching process using SF6 gas.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.303.2-303.2
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• 2016

현재 플라즈마를 이용한 기술은 반도체, 태양광 발전, 디스플레이 등 산업의 전반적인 분야에서 특히 반도체 공정을 이용한 산업에서는 핵심적인 기술이다. 반도체 공정 중에서 박막 증착과 식각 분야에서 플라즈마를 사용한 기술은 매우 높은 가치를 지니고 있다. 중요한 플라즈마 연구로는 이론적 접근을 통한 플라즈마 소스 개발과, 기 개발된 플라즈마 소스를 적용하여 반도체 공정에 적용함으로써 최적의 조건을 찾아내며, 그에 대한 메커니즘을 연구하는 분야로 크게 분리할 수 있다. 따라서 이러한 플라즈마 기술이 발달함에 따라 nano-scale의 연구 또한 상당히 중요한 부분으로 자리 잡고 있다. 본 실험에서는 RF magnetron sputter를 사용하고 질소 유량을 0.5 sccm으로 고정하여 AlN 박막을 증착하였다. 이후 상압 플라즈마를 이용하여 식각을 진행하였다. AlN 박막 전체 표면에 대하여 3초 및 6초간 식각을 진행하였다. 이후 Nano-Indenter를 사용하여 $100{\sim}7000{\mu}N$까지 힘을 증가시키며 측정하였다. 3초간 식각을 진행한 시료의 경우 압입 깊이 대비 Hardness 그래프에서 약 40 ~ 100 nm 까지 약 2.5 GPa 정도의 차이가 발생하였고 6초간 식각을 진행한 시료의 경우 압입 깊이 대비 Hardness의 그래프에서 약 40 ~ 130 nm 까지 약 1 GPa 정도의 차이가 발생함을 확인하였다. 이후 WET-SPM 장비를 사용하여 AFM 모드를 이용하여 박막 표면이 거칠기를 확인하였다. 플라즈마 식각공정을 거치지 않은 시료의 경우 박막의 거칠기는 7.77 nm로 측정되었고 3초간 플라즈마 식각공정을 거친 시료의 경우 6.53 nm, 6초간 플라즈마 식각공정을 거친 시료의 경우 8.45 nm로 나타남을 확인할 수 있었다. 이와 같은 결과들로부터 플라즈마 식각공정은 박막의 표면에도 영향을 미치지만 박막 내부 일정 부분까지 영향을 받는 것을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Society Of Semiconductor Equipment Technology
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• 2003.12a
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• pp.23-25
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• 2003

단결정 실리콘의 이방성 습식식각을 위하여 KOH 용액을 사용하여 식각 특성을 관찰하였다. 식각율은 식각액의 온도와 농도에 따라 변하는 것이 관찰되었으며, 패턴 형성 방향과 식각액의 농도에 따라 식각 형태가 다름도 알 수 있었다. 식각용액의 농도 20wt0% 이고 식각 시의 온도가 $80^{\circ}C$ 이상에서는 알파벳 "U" 자 모양의 형태로 식각이 이루어지고, 그 이하의 온도와 농도에서는 "V" 자 모양의 식각형태가 이루어졌다.; 자 모양의 식각형태가 이루어졌다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2003.11a
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• pp.69-69
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• 2003

최근 trench capacitor, isolation trench, micro-electromechanical system(MEMS), micro-opto-electromechanical system(MOEMS)등의 다양한 기술에 적용될 고종횡비(HAR) 실리콘 식각기술연구가 진행되어 지고 있다. 이는 기존의 습식식각시 발생하는 결정방향에 따른 식각률의 차이에 관한 문제와 standard reactive ion etching(RIE) 에서의 낮은 종횡비와 식각률에 기인한 문제점들을 개선하기 위해 고밀도 플라즈마를 이용한 건식식각 장비를 사용하여 고종횡비(depth/width), 높은 식각률을 가지는 이방성 트랜치 구조를 얻는 것이다. 초기에는 주로 HBr chemistry를 이용한 연구가 진행되었는데 이는 식각률이 낮고 많은양의 식각부산물이 챔버와 시편에 재증착되는 문제가 발생하였다. 또한 SF6 chemistry의 사용을 통해 식각률의 향상은 가져왔지만 화학적 식각에 기인한 local bowing과 같은 이방성 식각의 문제점들로 인해 최근까지 CHF3, C2F6, C4F8, CF4등의 첨가가스를 이용하여 측벽에 Polymer layer의 식각보호막을 형성시켜 이방성 구조를 얻는 multi_step 공정이 일반화 되었다. 이에 본 연구에서는 SF6 chemistry와 소량의 02/HBr의 첨가가스를 이용한 single_step 공정을 통해 공정의 간소화 및 식각 프로파일을 개선하여 최적의 HAR 실리콘 식각공정 조건을 확보하고자 하였다.