Cl2/Ar과 C2F6/Ar 가스를 사용한 Polysilicon 박막의 고밀도 플라즈마 식각

초록

Ultra Large Scale Integration (ULSI) 집적회로의 발전에 따라서 플라즈마를 이용한 건식 식각 공정은 그 중요성이 증대되고 있다. 특히 집적회로의 박막의 두께와 선폭이 감소되고 소자의 구조가 복잡해지면서 플라즈마로 인하여 발생되는 표면의 손상정도, 이방성 식각, 선택적 식각, 선폭의 제어, 균일성 등이 점점 더 엄격히 요구되고 있다. 그러나 기존의 플라즈마 장비로서는 높은 동작 압력과 낮은 이온화율로 인하여 초고집적 소자의 제작에 필요한 미세 패턴을 식각하는데 어려움을 겪고 있다. 이러한 이유로 동작 압력이 기존의 식각 플라즈마보다 낮으며 이온화율도 높은 고밀도 플라즈마를 사용하여 고집접화된 반도체 공정의 요구 사항에 부합하고자 하는 연구가 진행되고 있다[1-4]. 고밀도 플라즈마를 발생하는 대표적인 식각 장치로는 Electron Cyclotron Resonance Reactive Ion Etching (ECR RIE), Inductively Coupled Plasma Reactive Ion Etching (ICP RIE) 등이 있는데, ICP RIE를 사용하여 건식 식각을 행할 때 주요 식각 변수로는 식각 가스의 종류, 선택된 식각 가스의 농도, 식각 가스의 flow rate, gas pressure, coil-RF power, dc-bias 등이 있다[5-6]. 본 연구에서는 Metal Oxide Silicon Field Effect Transistor (MOS FET)의 gate 물질로서 사용되어지는 polysilicon과 SiO2 박막을 고밀도 플라즈마를 이용하는 ICP RIE를 사용하여 Cl2/Ar과 C2F6/Ar의 농도에 따라 건식 식각하고, 그에 따른 식각 속도, 식각 선택도, 식각 profile 등에 대한 영향을 조사하여 최적의 식각 가스와 식각 조건을 찾고자 하였다.