습식 식각과 건식 식각: 반도체 공정의 핵심 차이
식각은 웨이퍼에서 재료를 제거해 패턴을 만드는 공정입니다. 습식 식각은 액체 화학 용액으로 재료를 녹이며, 단순하고 빠르고 선택비가 높지만 보통 아래뿐 아니라 옆으로도 식각됩니다(등방성). 건식 식각은 진공 챔버에서 반응성 가스의 플라즈마를 사용하며, 이온 덕분에 방향성이 강해질 수 있어(이방성) 최신 칩에서 좁고 수직인 구조를 깎아 내는 데 필수적입니다.
| 비교 항목 | 습식 식각 | 건식 식각 |
|---|---|---|
| 매질 | 액체 화학 용액: 산화막에는 HF, 질화막에는 뜨거운 인산, 실리콘에는 KOH 등 | 진공 챔버 속 반응성 가스의 플라즈마(RIE 등) |
| 방향성 | 보통 등방성: 옆으로도 식각되어 마스크 아래를 파고듭니다(실리콘에 대한 KOH는 결정면을 따르는 예외) | 이온 충격과 측벽 보호로 거의 수직인 측벽을 만드는 높은 이방성이 가능합니다 |
| 선택비 | 보통 매우 높음. 화학 반응이 특정하기 때문입니다 | 더 낮으며, 가스 화학 조성과 플라즈마 조건으로 조정합니다 |
| 최소 패턴 크기 | 언더컷에 제한되어 큰 패턴과 막 제거에 사용합니다 | 나노미터 수준의 패턴에 필요합니다 |
| 처리량 | 높음: 한 배스에서 여러 장의 웨이퍼를 함께 처리할 수 있습니다 | 낮음: 보통 한 번에 한 장씩 처리합니다 |
| 공정 제어 | 배스 온도, 농도, 시간에 좌우됩니다 | 정밀함. 플라즈마 발광으로 종료점을 검출합니다 |
| 손상 | 플라즈마 손상이 없습니다 | 플라즈마 손상과 차징(안테나 효과)이 생길 수 있습니다 |
| 장비와 폐기물 | 장비는 단순하지만 액체 화학 폐기물이 나옵니다 | 복잡한 진공 장비와 배기가스 처리가 필요해 비용이 더 높습니다 |
| 대표 용도 | 웨이퍼 세정, 막(산화막, 질화막) 제거, MEMS용 벌크 실리콘 식각 | 첨단 IC의 게이트, 콘택트, 트렌치, 비아 패터닝 |
수치는 대략적인 자릿수 기준이며, 공정 세대와 제품에 따라 달라져요.