KR19980032599A - 반도체 디바이스 제조 방법 - Google Patents

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토드 디. 스나이더
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빈센트 비. 인그라시아
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Abstract

반도체 웨이퍼(11)의 표면(13)은 물질을 제거하고 상기 표면(13)에 트렌치(19)를 형성하기 위해 샌드블래스트된다. 샌드블래스팅(sandblasting) 저항성 마스크(14)는 샌드블래스팅 동작동안 상기 표면(13)을 감추기(mask) 위해 사용된다.

Description

반도체 디바이스 제조 방법
본 발명은 반도체 디바이스에 관한 것으로서, 특히 반도체 제조 기술에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼상에 패턴(pattern)하거나 구조물을 형성하기 위해 다양한 기술이 반도체 산업에 이용되었다. 이와 같은 기술은 통상 화학적 또는 반응적 이온에칭 기술을 이용하는 웨이퍼를 에칭하는 것을 포함한다. 반응적 이온 에칭(RIE)은 복수의 깊은 트렌치(trench)를 형성하는 경우 다소 느리다. 스핀 에칭(spin etching)이라 공지된 하나의 특정 유형의 화학적 에칭은 RIE 기술보다 빠른 반면 종종 반도체 웨이퍼를 가로지르는 비균일 디맨션(dimension)를 갖는다. 종종 스핀 에칭은 오버 에칭(over-etching)되고 그 결과 정사각형 모양의 측면을 둥글게 하고 삼각형에 가까운 모양을 만든다. 따라서 스핀 에칭은 금속으로 제조한 하드(hard)마스크를 필요로 하는데, 하드 마스크는 매우 값비싸다.
따라서, 값싸고, 높은 스루폿(throughput)을 갖고, 반도체 웨이퍼를 가로지르는 균일 디맨션을 갖고, 비용이 많이 들지 않는 마스크 기술을 이용하는 반도체 제조 방법을 갖는 것이 바람직하다.
도 1은 본 발명에 따른 제조 단계의 반도체 디바이스의 확대 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 후속하는 제조 단계의 도 1의 반도체 디바이스를 도시한 도면.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
11:반도체 웨이퍼 또는 기판12:액티브 영역
13:표면14:마스크
17:노즐18:입자
19:트렌치
도 1은 상기 제조 단계에서 반도체 디바이스(10)의 확대 단면도를 도시하고 있다. 디바이스(10)는 액티브 반도체 디바이스를 제조하도록 기판(11)의 표면상에 액티브 영역(12)을 갖는 반도체 웨이퍼 또는 기판(11)을 포함한다. 통상, 액티브 영역(12)은 영역(12)을 보호하기 위해 사용되는 중합체 물질 또는 또다른 엔캡슐레이션(encapsulation)(가상으로 도시됨)으로 감싸져있다. 이하 보는 바와 같이, 패턴(pattern) 또는 모양은 영역(12)이 형성되어 있는 표면 반대편에 있는 표면(13)에 형성될 수 있다. 표면(13)을 패터닝하기 위해, 선택적으로 활성화된 또는 감광성의 또는 포토마스크 물질은 표면(13)에 맞춰지고 그후에 종래 기술에 숙련된 사람들에게 널리 공지된 표준 포토-마스킹 또는 감광성 마스크 제조 기술을 사용하여 패터닝된다. 포토-마스크 물질을 패터닝하는 것은 표면(13)상에 마스크(14)를 씌우는 것이다. 또한, 마스크(14)는 밑에 있는 (underlying) 표면(13)의 부분 또는 부분들(16)을 노출하도록 표면(13)상에 피터닝된다. 이하 보는 바와 같이, 마스크(14)에 사용된 물질은 감광성일 뿐만 아니라 표면(13)의 노출부(16)상에 행해질 샌드블래스팅 동작에 견딜 수 있어야만 한다. 마스크(14)를 형성하기에 알맞는 하나의 특정 물질은 SBX 감광 유제(TM)로 공지되어 있고 미네소타주 소재의 PhotoBrasive Systems of Duluth에서 제조된다. 종종, 웨이퍼(11)의 반대편에서 형성되도록 마스크(14)를 정렬하는 것이 필요하다. 이와 같은 동작을 실행하기 위한 한 가지 방법은 종래에 공지된 바와 같이 앞과 뒤와 접촉하는 정렬기(aligner)를 이용하는 것이다.
마스크(14)를 패터닝한후, 표면(13)에서 그루브(groove) 또는 트렌치(19)를 형성하기 위해서 표면(13)의 노출 부분(16)을 샌드블래스트한다. 트렌치(19)를 형성하는 것은 표면(13)상에 모양을 만든는 결과를 가져온다. 노출 부분(16)의 샌드블래스팅은 종래 기술에 숙련된 사람들에 의해 주목되는 바와 같이 또다른 구조 또는 모양을 형성하는데 이용될 수 있다. 상기 샌드블래스팅 동작은 입자(18)의 스트림을 표면(13) 방향으로 향하게 함으로써 즉, 입자(18)를 표면(13)과 노출 부분(16)상으로 부딪치므로써 실행된다. 샌드블래스팅은 물질을 기판(11)으로부터 제거하여 트렌치(19)를 가져오게한다. 입자(18)가 실제로 표면(13)에 수직이면 또다른 각도가 사용될 지라도 바람직하다. 통상, 고압 공기가 오리피스(orifice) 또는 노즐(17)을 통해 표면(13)으로 입자를 발사하는데 이용된다.입자(18)는 샌드블래스팅에 사용하기 위한 다양한 물질일 수 있으며, 소형 알루미늄 산화물 구형을 포함한다.
기판(11)의 모든 표면을 감싸기 위해, 노즐(17)은 화살표(21)로 도시한 바와 같이 기판(11)을 가로질러 왕복 운동(reciprocate)되고, 그 결과, 그와 함께 입자(18)의 스트림을 왕복운동케한다. 한편, 기판(11)은 표면(13)에 평행한 면으로 화살표(21)에 수직인 방향으로 이동한다. 예를 들면, 노즐(17)은 화살표(21)의 방향에 따라 기판(11)을 가로질러 왕복 운동되고 반면 기판(11)은 상기 페이지에 수직인 방향으로 이동한다. 이 운동은 입자(11)의 모든 표면이 입자(18)에 의해 감싸지게한다. 일 실시예에서, 기판(11)은 노즐(17)밑의 기판(11)을 운반하는 컨베이어 벨트상에 위치하게 되고 반면 노즐(17)은 상기 컨베이어 벨트의 운동에 수직한 방향으로 기판(11)의 표면을 가로질러 왕복 운동한다. 이와 같은 샌드블래스팅 동작에 적합한 장치의 일례는 Crystal Mark, Inc. of Glendale, Ca.가 제조한 Swam C-129(TM) 샌드블래스팅 장치이다.
입자(18)를 방출하는데 사용된 오리피스와 입자(18)의 크기는 트렌치(19)를 표면(13)에 형성하기에 필요한 분해능(resolution)을 제공하기에 충분해야만 한다.
일례로, 트렌치(19)는 1 내지 700 미크론에 가장 가까운 공간을 갖는 1 내지 700 미크론의 깊이와 폭으로 형성된다. 이와같은 모양을 만들기 위해, 입자(18)는 1 내지 25 미크론의 직경을 갖는 알루미늄 산화물 세라믹 입자이며, 오리피스(17)는 상기 입자를 표면(13)으로 방출하도록 75 내지 890 미크론의 크기를 갖는다. 더 작은 트렌치폭을 위해, 상기 입자는 1 미크론 보다 더 작은 크기를 가질 수 있다. 이 예에서, 약 3 내지 10Kgf/cm sq의 공기압은 입자가 기판(11)으로부터 물질을 제거하도록 하는데 이용된다. 상기 모양의 크기를 제어하기 위해, 상기 오리피스는 분당 30 내지 75 스트로크(strokes)에서 왕복 운동하게 되고 한편 웨이퍼는 10 내지 15cm/min의 속도로 이동한다.
도 2는 샌드블래스팅 동작으로 인해 발생된 표면아래의 손상을 제거하기 위해 샌드블래스팅 동작을 실행한 후에 통상적으로 이용되는 화학적 에칭 동작을 도시하고 있다. 통상, NH3, HF, H2SO4, HP를 이용하는 벌크(bulk) 화학적 에칭은 약 30초 동안 표면(13)의 노출된 부분을 화학적으로 에칭하는데 이용된다. 그 후에, 마스크(14)는 종래 기술에 숙련된 사람들에게 잘 공지된 종래의 포토레지스트 스트립핑(stripping) 기술을 사용하여 제거된다.
이제 반도체 디바이스상에 구조물 또는 모양을 만드는 새로운 방법이 제공되어 있는 것을 높이 평가해야 한다. 샌드블래스팅 기술을 이용하는 것은 반응적 이온 에칭을 사용하는 것보다 더 높은 스루풋과 더 적은 비용이 든다. 샌드블래스팅 기술은 또한 잘 정의되고 잘 형성된 디맨션과 에지(edge)를 갖는 모양을 가져온다. 종래의 사진의 노출 및 마스크 제조 장치를 이용하는 것은 값비싼 하드 마스크를 사용하는 것보다 더 적은 비용이 들고 그 결과 제조하는데 적은 비용이 든다.
내용없음

Claims (3)

  1. 반도체 디바이스를 제조하는 방법에 있어서,
    제1표면부를 노출하기 위해 반도체 디바이스의 상기 제1표면상에 마스크를 패터닝하는 것과,
    상기 제1표면부를 샌드블래스팅하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 디바이스 제조 방법.
  2. 반도체를 제조하는 방법에 있어서,
    액티브 영역이 형성된 제1표면을 갖고, 상기 제1표면의 반대편에 있는 제2표면을 갖는 반도체 웨이퍼를 제공하는 것과,
    표면부가 노출된 상기 제2표면에 포토마스크를 패터닝하는 것과,
    상기 제2표면부를 샌드블래스팅하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 방법.
  3. 반도체 제조하는 방법에 있어서,
    액티브 영역이 형성된 제1표면을 갖고, 상기 제1표면과 반대편에 있는 제2표면을 갖는 반도체 웨이퍼를 제공하는 것과,
    표면부가 노출되어 상기 제2표면상에 포토마스크를 패터닝하는 것과,
    상기 제2표면에 트렌치를 형성하기 위해 입자의 스트림을 상기 제2표면상으로 부딪치는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 방법.
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