Bosch 공정에서 Si 식각속도와 식각프로파일에 대한 Ar 첨가의 영향

Abstract

Bosch 공정의 식각 단계에서 Ar을 첨가하였을 때 Si의 식각특성을 관찰하기 위하여 식각 단계에서 <TEX>$SF_6$</TEX> 플라즈마만 사용한 경우와 Ar 유속비율이 20%인 <TEX>$SF_6$</TEX>/Ar 플라즈마를 각각 사용하여 Si을 Bosch 공정으로 식각하였다. Bosch 공정의 식각 단계에서 <TEX>$SF_6$</TEX> 플라즈마에 Ar 가스를 첨가하면 <TEX>$Ar^+$</TEX> 이온에 의한 이온포격이 증가하였고 이는 Si 입자의 스퍼터링을 초래할 뿐 아니라 F 라디칼과 Si의 화학반응을 가속하였다. 그 결과 식각 단계에서 20%의 Ar이 첨가되어 Bosch 공정으로 수행된 Si의 식각속도는 Ar이 첨가되지 않은 경우보다 10% 이상 빨라졌고 식각프로파일도 더욱 비등방적이었다. 이 연구의 결과는 Bosch 공정으로 Si을 식각할 때 식각속도와 식각프로파일의 비등방성을 개선하는데 필요한 기초자료로 사용될 수 있을 것으로 판단된다. The etch rate and etch profile of Si was investigated when Ar was added to an <TEX>$SF_6$</TEX> plasma in the etch step of the Bosch process. A Si substrate was etched with the Bosch process using <TEX>$SF_6$</TEX> and <TEX>$SF_6$</TEX>/Ar plasmas, respectively, in the etch step to analyze the effects of Ar addition on the etch characteristics of Si. When the Ar flow rate in the <TEX>$SF_6$</TEX> plasma was increased, the etch rate of the Si substrate increased, had a maximum at 20% of the Ar flow rate, and then decreased. This was because the addition of Ar to the <TEX>$SF_6$</TEX> plasma in the etch step of the Bosch process resulted in the bombardment of Ar ions on the Si substrate. This enhanced the chemical reactions (thus etch rates) between F radicals and Si as well as led to sputtering of Si particles. Consequently, the etch rate was higher more than 10% and the etch profile was more anisotropic when the Si substrate was etched with the Bosch process using a <TEX>$SF_6$</TEX>/Ar (20% of Ar flow rate) plasma during the etch step. This work revealed a feasibility to improve the etch rate and anisotropic etch profile of Si performed with the Bosch process.