과불화탄소와 불포화 불화탄소 플라즈마를 이용한 실리콘 식각의 특성
Characteristics of deep Si etching using perfluorocarbon and unsaturated fluorocarbon plasmas
- 주제(키워드) deep Si etching , plasma , fluorocarbon
- 발행기관 아주대학교 대학원
- 지도교수 김창구
- 발행년도 2008
- 학위수여년월 2008. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 에너지시스템학부
- 본문언어 한국어
초록/요약
마이크로전기기계시스템(microeletromechanical systems, MEMS) 소자의 제조에서 고종횡비 패턴의 Si을 구현하기 위한 방법으로 gas-chopping process 또는 time-multiplexed deep etching으로 알려져 있는 보쉬공정(Bosch process)이 널리 사용된다. Bosch process는 식각과 증착을 교대로하는 순환공정인데 일반적으로 식각단계에서는 SF6 플라즈마가 사용되고 증착단계에는 C₄F_(8) 플라즈마가 사용된다. 그러나 C₄F_(8)은 과불화탄소(perfluorocarbon, PFC) 물질로, 높은 지구온난화지수와 긴 대기중수명을 가지고 있어서 환경적으로 유해하다. 본 연구에서는 C₄F_(8)과 PFC의 대체물질로 불포화 불화탄소(unsatureated fluorocarbon, UFC)인 C4F6 플라즈마를 Bosch process의 증착단계에 사용하여 deep Si 식각을 수행하였다. 증착가스에 따른 불화탄소막의 증착특성과 식각특성을 살펴보았으며 공정횟수 변화에 따른 식각특성을 알아보았다. 또한 패턴에서 불화탄소막의 증착 및 식각형상을 분석하였다. 그 결과 Bosch process의 식각/증착단계에서 각각 SF_(6)/C₄F_(8)과 SF6/C4F6 플라즈마를 사용하여 종횡비가 13 이상이고 비등방성적인 식각형상을 가진 Si 패턴을 성공적으로 구현하였다.
more초록/요약
The Bosch process, known as a gas chopping process or t ime-mul t iplexed deep etching is widely used to obtain high aspect rat io si l icon features in the fabr icat ion of MEMS(microelect romechanical systems) devices. It is a cycl ic process, consist ing of al ternat ive etching and deposi t ion steps. SF_(6) and C₄F_(8) gases have general ly been used in etching and deposi t ion steps, respect ively. C₄F_(8) gas, however, is per f luoro carbon(PFC) , which is considered to be envi ronmental ly problemat ic due to i ts long atmospher ic l i fet ime and high global warming potent ial (GWP) . In this work, C₄F_(8) and C₄F_(6) plasmas were used in the deposi t ion s tep of the Bosch process for deep Si etching. C₄F_(6) was chosen as an al ternat ive to PFC since C₄F_(6) is unsaturated f luorocarbon (UFC) . Deposi t ion and etching character ist ics of the f luorocarbon f i lms deposi ted in C₄F_(8) and C₄F_(6) plasmas were examined using blanket and pat terned samples. Final ly, anisot ropic Si pat terns having high aspect rat io(≥13) were successful ly etched using SF_(6) /C₄F_(8) and SF_(6) /C₄F_(6) plasmas in the etching/deposi t ion steps of the Bosch process.
more목차
요약 = iii
그림 차례 (List of Figures) = iv
표 차례 (List of Tables) = vii
1 서론 = 1
2 이론배경 = 3
2.1 마이크로전기기계시스템(MEMS) = 3
2.2 Deep Si 식각방법 = 6
2.3 PFC 배출저감 = 9
3 실험 = 12
3.1 실험장치 = 12
3.2 실험방법 = 14
4 결과 및 고찰 = 18
4.1 증착가스에 따른 불화탄소막의 특성 = 18
4.1.1 불화탄소막의 증착속도와 OES 분석 = 18
4.1.2 불화탄소막의 식각속도와 XPS 분석 = 22
4.2 SF_(6)/C₄F_(8)과 SF_(6)/C₄F_(6)를 이용한 deep Si 식각 = 28
4.3 불화탄소막의 증착형상과 식각형상 관찰 = 36
5 결론 = 40
참고문헌 = 42
Abstract = 47
