The Improved Characteristics of Wet Anisotropic Etching of Si with Megasonic Wave

Megasonic wave를 이용한 실리콘 이방성 습식 식각의 특성 개선

A new method to improve the wet etching characteristics is described. The anisotropic wet-etching of (100) Si with megasonic wave has been studied in KOH solution. Etching characteristics of p-type (100) 6 inch Si have been explored with and without megasonic irradiation. It has been observed that megasonic irradiation improves the characteristics of wet etching such as an etch uniformity and surface roughness. The etching uniformity on the whole wafer with and without megasonic irradiation were less than ${\pm}1\%$ and more than $20\%$, respectively. The initial root-mean-square roughness($R_{rms}$) of single crystal silicon is 0.23 nm. It has been reported that the roughnesses with magnetic stirring and ultrasonic agitation were 566 nm and 66 nm, respectively. Comparing with the results, etching with megasonic irradiation achieved the Rrms of 1.7 nm on the surface after the $37{\mu}m$ of etching depth. Wet etching of silicon with megasonic irradiation can maintain nearly the original surface roughness after etching process. The results have verified that the megasonic irradiation is an effective way to improve the etching characteristics such as etch uniformity and surface roughness.

메가소닉파을 이용하여 KOH 용액에서의 실리콘 이방성 습식 식각의 특성들을 개선하기 위한 새로운 방법에 관한 연구를 하였다. P형 6인치 실리콘 웨이퍼를 메가소닉파를 이용한 상태와 이용하지 않은 상태에서 식각 실험을 각각 수행하여 식각 특성들을 비교하였다. 메가소닉파는 식각균일도, 표면 조도 등과 같은 습식 식각의 특성들을 개선시키는 것으로 나타났다. 메가소닉파를 이용했을 때 식각 균일도는 전체 웨이퍼 표면의 ${\pm}1\%$ 이하이며, 메가소닉파를 이용하지 않았을 때는 ${\pm}20\%$이상이다. 식각 공정에 사용한 초기의 실리콘웨이퍼의 제곱 평균 표면 조도($R_{rms}$)는 0.23 nm이다. 자기 진동과 초음파 진동을 이용한 식각에서의 평균 표면 조도는 각각 566 nm, 66 nm로 보고 되었지만, 메가소닉파를 이용하여 $37{\mu}m$ 깊이로 식각한 경우 평균 표면 조도가 1.7nm임을 실험을 통하여 검증하였다. 이러한 결과는 메가소닉파를 이용한 식각 방법이 식각 균일도, 표면 평균 조도 등과 같은 식각 특성들을 개선시키는데 효과적인 방법임을 알 수 있다.