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웨이퍼 (wafer) 직접가열 방식에 따른 인산과 첨가제를 이용한 Si$_3$N$_4$ 박막 식각에 대한 연구
이승훈,모성원,이양호 한국물리학회 2018 새물리 Vol.68 No.8
고온의 인산을 이용한 Si$_3$N$_4$ 박막의 식각방법은 인산용액의 온도에 따라 지수함수로 증가하나 끓는점이라는 물리적인 한계로 인하여 식각율의 한계를 가지고 있었다. 이러한 식각율의 한계를 극복하기 위해서, 대부분은 인산에 소량의 첨가제를 넣어 더 나은 식각율을 얻기 위해 연구해왔다. 본 연구는 소량의 첨가제로서 NH$_4$HF$_2$와 SiO$_3$H$_2$를 사용하였고, 여기에 온도를 끓는점 전후로 변화시켜 식각률(etch rate)과 선택비의 변화를 관찰하였다. 끓는점 근처에서 특이점이 관찰되었고 이로 인하여 개선된 선택비를 얻을 수 있었다. The etching rate of the nitride etch process using phosphoric acid at high temperature increased exponentially with increasing temperature of the phosphoric acid solution, but the etching rate was limited due to the physical limit of the boiling point. In order to overcome the limitation of this etching rate, researchers have studied how to obtain a better etch rate by adding a small amount of additive to phosphoric acid. In this study, NH$_4$HF$_2$ and SiO$_3$H$_2$ were used as additives, and the changes in the etch rate and the selectivity were observed for various temperatures around the boiling point. The singular point was observed near the boiling point, and improved selectivity was obtained.
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웨이퍼 직접가열방식에 따른 H3PO4를 이용한 Si3N4 박막 식각에 대한 연구
이승훈,모성원,이양호 한국물리학회 2017 새물리 Vol.67 No.8
The high-temperature phosphoric acid process is a typical method of nitride etching. This process is characterized by a high selectivity ratio that does not cause much oxide film etching as compared with nitride film etching. There is also a need for higher selection ratios. However, when phosphoric acid is used at high temperatures, nitride etching increases exponentially with the temperature of the phosphoric acid solution, but the etching rate is physically limited by the boiling point. In order to overcome this limitation on the etching rate, most have tried to obtain a better etch rate by adding a small amount of an additive to phosphoric acid. In this study, instead of using a special phosphoric acid solution, we achieved a high nitrate etching rate when the wafer was heated above the boiling point by directly heating the wafer and applying phosphoric acid on the wafer. 고온인산공정은 질화막 식각의 대표적인 방법이다. 이 공정의 특징은 질화막 식각에 비해 산화막 식각은 발생하지 않는 높은 선택비에 있다. 또한 갈수록 더 높은 선택비가 요구되고 있다. 하지만 고온의 인산을 이용한 질화막의 식각방법은 인산용액의 온도에 따라 지수함수로 증가하나 끓는점이라는 물리적인 한계로 인하여 식각율의 한계를 가지고 있었다. 이러한 식각율의 한계를 극복하기 위해서, 대부분은 인산에 소량의 첨가제를 넣어 더 나은 식각율을 얻기 위해 연구해왔다. 본 연구는 특수한 인산용액을 사용하는 대신, 히터를 이용하여 웨이퍼 (Wafer)를 직접 가열함으로서 끓는점이상의 온도를 유지시키고 이러한 웨이퍼 위에 인산을 도포 하였을 때, 높은 질화막 식각율을 얻을 수 있었다.
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고선택비 인산공정에서의 식각율 향상과 SiO<sub>2</sub> 재성장에 관한 연구
이승훈,모성원,이양호,배정현,Lee, Seunghoon,Mo, Sungwon,Lee, Yangho,Bae, JeongHyun 한국재료학회 2018 한국재료학회지 Vol.28 No.12
To improve the etch rate of $Si_3N_4$ thin film, $H_2SiF_6$ is added to increase etching rate by more than two times. $SiO_3H_2$ is gradually added to obtain a selectivity of 170: 1 at 600 ppm. Moreover, when $SiO_3H_2$ is added, the etching rate of the $SiO_2$ thin film increases in proportion to the radius of the wafer. In $Si_3N_4$ thin film, there is no difference in the etching rate according to the position. However, in the $SiO_2$ thin film, the etching rate increases in proportion to the radius. At the center of the wafer, the re-growth phenomenon is confirmed at a specific concentration or above. The difference in etch rates of $SiO_2$ thin films and the reason for regrowth at these positions are interpreted as the result of the flow rate of the chemical solution replaced with fresh solution.
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