PF3 가스를 이용한 Si 계열 소재 식각 공정 개선 연구
A Study on the Improvement of the Etching Process of Si-Based Materials Using PF3 Gas
- 주제(키워드) PF3 , Reactive Ion Etch
- 주제(DDC) 621.042
- 발행기관 아주대학교 일반대학원
- 지도교수 조성범
- 발행년도 2026
- 학위수여년월 2026. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 에너지시스템학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000035424
- 본문언어 한국어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
반도체의 3D-NAND의 적층형 구조에서 High Aspect Ratio를 갖는 채널 홀을 형성하기 위해서는 비등방성 식각을 진행해야 한다. 이를 위해 극저온 식각 기술이 개발되었는데 극저온에서 식각하면 화학적 반응이 억제되기 때문에 side wall이 식각되는 화학적 식각 특성이 줄어들어 비등방성 식각이 passivation layer의 형성과정 없이도 가능하게 되었고 Passivation layer의 중요성이 낮아짐에 따라 기존의 식각 가스보다 극저온 환경에서 식각에 유리한 새로운 식각 가스에 대한 수요가 발생하였다. PF3는 극저온에서 식각을 통해 High Aspect Ratio인 채널 홀을 결함 없이 식각하기 위한 식각용 가스로써 낮은 끓는점과 높은 휘발성을 가져서 극저온 환경에 적합하기에 주목받고 있다. 극저온에서 기존의 CFx를 사용하던 저온 식각 공정에서 PF3를 추가하면 최대 83% 만큼 온실가스 배출 감소가 가능하고 기존의 저온 식각 공정보다 식각 속도가 증가한다는 연구가 있다. 본 연구에서는 Si 계열 소재에 대하여 저온 식각에 필요한 Passivation side wall인 SiOxFy를 효과적으로 형성하는 SF6와 O2를 혼합하여 사용하는 반응성 이온 식각(RIE) 공정을 기반으로 PF3를 첨가하여 식각 속도 향상과 같은 개선점을 확인했다. PF3가 첨가되었을 때 특히 SiO2의 식각 속도 면에서 큰 향상이 있음을 확인하였는데, 이는 서로 다른 Si 계열을 적층한 3D-NAND 구조에서 비교적 느린 SiO2의 식각 속도를 크게 높임으로써 Si 소재 간 Selectivity를 낮춰서 균일한 식각 형상을 가지면서 동시에 모든 Si 계열 소재의 식각 속도 증가로 전체 식각 속도를 높일 수 있음을 말한다. 따라서 PF3를 첨가 시 식각 효율과 식각 균일도가 증가하는 것을 기대할 수 있다.
more목차
1. 서론 1
2. 이론적 배경 3
2.1 RIE (Reactive Ion Etch) 3
2.2 Reactive Ion Etch에서의 공정 변수 8
2.3 PF3 가스 14
3. 실험방법 16
3.1 리소그래피 16
3.2 식각 (RIE) 20
3.3 식각 소재 분석 23
3.3.1 AFM 분석 23
3.3.2 SEM 분석 23
4. 결과 및 고찰 26
4.1 설정한 식각 조건에서의 플라스마 안정성 확인 및 식각 조건 검증 26
4.2 SiO2 식각 분석 29
4.3 Si 식각 분석 34
5. 결론 39
6. 참고문헌 42
