안녕하세요, 송송입니다.
이번엔 극저온 식각(Cryogenic Etching)에 대해 간단히 알아보겠습니다.!
근래 기술은 매우 빠른 속도로 발전해가고 있습니다. 매년 새로운 아이템들이 쏟아져 나오고 있죠.
그것도 매번 기능을 업데이트 한 채로 말이죠.
반도체 기술의 발전은 어떨까요??
지금 우리가 사용하고 있는 전자기기들의 트렌드를 보면 알 수 있습니다.
우리는 어떤 걸 원할까요?
빠르고, 휴대하기 편하게 작고 가볍고 똑똑한 기기가 현재 가장 중요한 포인트입니다.
이러한 기기들을 만들기 위해, 우리 반도체 기술도 맞춰 발전해 나가고 있습니다.
그 중, 극저온 식각이라는 기술이 새롭게 각광받고 있죠. 바로 함께 알아가 보도록 하겠습니다.
▶ 극저온 식각(Cryogenic Etching)
- 식각 공정을 영하 -68℃ 이하의 극저온 환경에서 진행하는 기술입니다.
▶ 왜 극저온 식각 기술이 필요한가?
1) 나노 공정의 한계
- 현재 반도체 기술은 나노미터(8 nm, 3 nm) 초미세 단위의 패턴 형성 뿐만 아니라, 고종횡비(High aspect ratio) 식각에 필요성이 증가되고 있습니다.
기존 플라즈마 식각 기술로는 식각 부위가 좁은 부분은 식각 부산물(By-product)들이 원활히 배출되지 않아 식각선택비를 낮추는 Micro Loading Effect가 발생하게 됩니다.
뿐만 아니라, 패턴 가장자리(Edge) 부분에 Defect가 생기기 쉽고 균일한 식각이 어렵습니다.
2) 고객 요구에 따른 기술 한계
- 5G, AI 칩, 자율 주행 기술 등 고성능의 반도체 칩 수요가 급증하면서, 더 많은 수요가 집중되었습니다.
기존 기술로 제작될 경우, 수율에 큰 영향을 받기 때문에 초미세 나노 패턴을 결함 없이 진행하기 위해 새로운 기술 도입이 필요했습니다.
▶ 극저온 식각 VS 기존 기술(플라즈마 식각)
극저온 식각 기술은 기존의 플라즈마 식각 기술 대비 아래와 같은 장점이 있습니다.
# 플라즈마 식각에 대해 궁금하시다면 이전 포스팅을 참고해주세요
반도체 8대 공정 간단히 알아보기 part.4 @ 식각 공정 + 플라즈마에 관하여(2)
안녕하세요, 송송입니다. 어쩌다 보니 플라즈마에 관한 이야기를 많이 하게 되네요. 이번 시간에도 플라즈마에 관한 지식들을 함께 배워보겠습니다. 그럼 시작하시죠~ 1. 플라즈마 전위 : 전자,
ssongsong23.tistory.com
1. 미세 패턴 정확도 증가
- 화학 반응 속도는 일반적으로 온도에 크게 의존하는데요, 온도가 낮아지면 분자들의 운동 에너지가 감소하여 반응물들이 활성화 에너지 장벽을 넘기 어려워집니다. (절대 온도 다들 들어보셨을거에요. 절대온도는 분자가 이동하지 않는 온도입니다.) 따라서, 극저온 환경에서는 특정 화학 반응의 속도를 선택적으로 감소시킬 수 있어 특정 방향으로만 식각되는 비등방성(Anisotropic) 식각이 가능합니다.
이는 고종횡비 식각이 요구되는 현재 시점에 적합한 기술이라고 할 수 있네요.
▶ 극저온 식각 기술 선도 기업
- 현재 글로벌 장비 업체인 램리서치(Lam Research), 도쿄 일렉트론(TEL) 등은 빠르게 극저온 식각 장비를 개발하여 현재 적용하고 있습니다.
특히, 이번 TEL에서 유전체 식각에 적용할 수 있는 장비를 선보였습니다. 이는 단 33분 만에 10 um 깊이의 식각을 가능하다고 합니다.
대부분 반도체와 친하지 않을때는 고종횡비면 얼마나 큰거야? 라고 가시적인 형태가 떠오르지 않을 수 있습니다.
고종횡비 식각 기술이 얼마나 대단한지 한번 같이 알아보죠.
세계에서 가장 높은 빌딩의 Aspect ratio는 9:1입1니다. 그러나, 반도체 식각을 해야하는 패턴의 Aspect ratio는 40:1을 넘습니다. 세계에서 가장 높은 빌딩의 약 4배 이상을 결함없이 일자로 hole을 뚫어야하는 기술이죠.
이렇게 비교해보니 참으로 대단한 기술이죠?
좋은 기술에는 단점도 물론 존재합니다.
극저온 환경을 만들기 위한 장비들로 인해 고가의 투자 비용이 들어갑니다. 뿐만 아니라, 온도를 제어하고 공정 기술의 상용화를 위해 앞으로도 고민할 수 밖에 없겠죠.
어떠셨나요?
우리가 늘 컴퓨터 핸드폰 등 전자기기 스펙만 볼때, 이런 고스펙을 같은 크기 또는, 더 작은 크기에 담아내기 위한 공대생들의 피나는 노력을 조금이라도 이해하셨다면!!
오늘의 포스팅은 성공한거라고 보이네요!
그럼 다음에 또 뵙겠습니다.