육불화황은 절연성이 뛰어난 기체로 고전압 아크 소멸, 변압기, 고전압 송전선로 등에 널리 사용됩니다. 하지만 이러한 용도 외에도 전자 에칭제로도 활용될 수 있습니다. 특히 고순도 전자 등급 육불화황은 이상적인 전자 에칭제로, 마이크로 전자 기술 분야에서 폭넓게 사용됩니다. 오늘 뉴루이데(Niu Ruide)의 가스 전문 편집자 웨위에(Yueyue)는 질화규소 에칭에서 육불화황의 응용과 다양한 변수가 미치는 영향에 대해 소개합니다.
본 연구에서는 플라즈마 출력, SF6/He 가스 비율, 양이온 가스 O2 첨가 등을 변화시켜 SF6 플라즈마 식각 SiNx 공정을 분석하고, 이러한 변화가 TFT SiNx 소자 보호층의 식각 속도에 미치는 영향을 고찰합니다. 또한, 플라즈마 방사선 분광기를 이용하여 SF6/He, SF6/He/O2 플라즈마 내 각 성분의 농도 변화 및 SF6 분해율을 분석하고, SiNx 식각 속도 변화와 플라즈마 내 각 성분 농도 변화 사이의 관계를 탐구합니다.
연구 결과에 따르면 플라즈마 출력이 증가하면 에칭 속도가 증가하고, 플라즈마 내 SF6 유량이 증가하면 F 원자 농도가 증가하며 에칭 속도와 양의 상관관계를 보인다. 또한, 총 유량을 고정한 상태에서 양이온 가스 O2를 첨가하면 에칭 속도가 증가하는 효과가 있지만, O2/SF6 유량비가 다르면 반응 메커니즘이 달라지며, 이는 세 가지로 나눌 수 있다. (1) O2/SF6 유량비가 매우 작을 경우, O2가 SF6의 해리를 촉진하여 에칭 속도가 O2를 첨가하지 않았을 때보다 높다. (2) O2/SF6 유량비가 0.2에서 1에 가까운 구간일 경우, SF6의 해리가 많이 일어나 F 원자가 대량으로 생성되어 에칭 속도가 가장 높다. 그러나 동시에 플라즈마 내의 O 원자도 증가하며, SiNx 박막 표면과 SiOx 또는 SiNxO(yx)를 형성하기 쉽습니다. O 원자가 증가할수록 F 원자의 에칭 반응은 더욱 어려워집니다. 따라서 O2/SF6 비율이 1에 가까워지면 에칭 속도가 느려지기 시작합니다. (3) O2/SF6 비율이 1보다 커지면 에칭 속도가 감소합니다. O2의 급격한 증가로 인해 해리된 F 원자가 O2와 충돌하여 OF를 형성하고, 이로 인해 F 원자의 농도가 감소하여 에칭 속도가 저하됩니다. 따라서 O2를 첨가할 때 O2/SF6 유량비가 0.2~0.8 사이일 때 최적의 에칭 속도를 얻을 수 있음을 알 수 있습니다.
게시 시간: 2021년 12월 6일
