불포화 불화탄소 플라즈마를 이용한 실리콘 식각에서의 아르곤 첨가효과

Abstract

Deep Si 식각의 방법 중 하나인 Bosch process를 사용하였을 때 Ar 첨가가 전체공정의 식각속도와 식각형상에 미치는 영향에 대해 연구하였다. Bosch process 의 증착단계에서는 C4F6플라즈마를 사용하고 식각단계에서는 SF6, [SF6/Ar] 플라즈마를 사용하였으며 SEM 분석과 OES 분석을 수행하였다. 식각단계의 Ar 첨가는 물리적 식각을 하는 Ar+이온으로 인해 반응성 이온식각을 증가시켰고 Ar 첨가 전보다 비등방성적 식각형상을 나타내었다. OES 통하여 Ar ratio 에 따른 F, Ar 원자의 빛 방출세기를 관찰하여 식각단계에서의 Ar 첨가효과가 20% 일 때 최대 값을 가짐을 확인하였다. 비등방성 식각형상을 얻을 수 있는 최적의 공정조건을 찾아내었으며 이 조건에서는 공정횟수가 증가하여 종횡비가 증가하였을 때도 식각형상은 비등방성적인 형태를 나타내었다. 이 연구에서는 Bosch process의 식각단계에 SF6, SF6/Ar 플라즈마를 사용하여 종횡비가 10 이상인 비등방성적인 식각형상을 구현할 수 있었다. 식각단계에서의 Ar의 첨가효과는 등방성 식각단계에서 Si 을 비등방성 식각형상을 형성하게하여 보호막 증착시간의 감소를 가져왔다. 이로 인해 플라즈마와 반응하는 Si 의 노출시간이 증가되어 cycle 당 식각속도를 증가시켰다. 식각단계에 SF6/Ar 플라즈마를 이용하여 SF6 플라즈마를 이용하였을 때보다 10% 이상의 Si 식각속도 향상을 가져왔으며 이를 통해서 Bosch process를 이용한 Deep Si 식각에서의 Ar 첨가 효과를 확인하였다.