[식각공정] 훈련 11 : MEMS : Bosch Process를 파헤쳐보자

여러분들 오늘은 Bosch Process에 대해서 다루어보도록 하겠습니다. 생각보다 교육생 여러분들이 피드백을 많이 주셔서 다루어야 할 내용들이 많네요.. 최대한 시간 내서 작성해볼게요!

포스팅 할 때마다 제가 혹시 잘못 알고 있는 부분이 있을 수 있어, 논문이나 참고서적을 참고해서 꼭 검증하고 올린답니다. 그러다보니 시간이 지연되는 점 양해 부탁드립니다.

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[질문 1]. MEMS에 대해서 설명해주세요.

대학에서 Mechanic과 Electronic 융합을 전공하신 분들은 MEMS를 익히 들으셨을 거에요. 저도 우연히 MEMS 공정을 참관했던 기회가 있었는데 정말 흥미롭답니다. MEMS는 정의만 다루도록 하겠습니다.

MEMS란 Micro Electro Mechanical Systems의 약자로, 미세한 3차원 구조를 구현하기 위해 다양한 In/Out 신호를 취급하는 시스템을 말합니다. MEMS는 미세가공 기술을 이용하여 기계 부품이나, Circuit, Sensor, Actuator를 기판 위에 집적할 수 있는 기술입니다. MEMS는 반도체 공정과 마찬가지로 Photo, Etch, Depo. 등 반도체 Process를 기본으로 포함하고 있습니다.

MEMS Technology

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[질문 2]. Bosch Process 기술의 원리에 대해서 설명해주세요.

Bosch Prcoess는 일반적으로 Deep RIE 공정으로 등방성 & 이방성 Etching의 장점을 조합하여 높은 Aspect Ratio의 Profile을 구현하는 기술입니다. 일반적인 RIE 공정에서 Plasma 내의 반응종인 Radical에 의해 Si Etching이 진행됩니다. 이때는 Chemical Reaction에 의한 등방성 Etching의 특성이 강합니다. 다음 Step으로 Passivation Gas에 의한 Polymer Layer를 형성하고, 이후 높은 에너지를 가진 양이온의 물리적 타격으로 식각을 진행합니다. 이때는 이방성 식각 특성이 강합니다. 이를 반복하면서 매우 깊은 Vertical Profile 구현이 가능해집니다. "Bosch Process를 통해 얻은 Profile은 'Scallop'라 해서 항아리 모양의 요철이 반복적으로 형성되는데 이는 아래 그림을 참고하시길 바랍니다"

M. Mariappan et al. 2019 30th Annual SEMI Advanced Semiconductor Manufacturing Conference (ASMC), 5. 2019