심층 반응성 이온 에칭(DRIE)이란 무엇인가?

심층 반응성 이온 에칭(DRIE)은 에칭과 패시베이션의 교대 주기(보쉬 공정으로 알려짐) 또는 극저온 냉각을 활용하여, 거의 수직에 가까운 측벽과 극도로 높은 깊이 대 직경 비율을 갖는 고도로 이방성적인 재료 제거를 달성하는 첨단 플라즈마 기반 건식 에칭 공정입니다. 보쉬 공정에서는 육불화황(SF₆) 플라즈마 에칭 주기를 통해 재료를 등방성으로 제거한 후, 즉시 C₄F₈ 패시베이션 주기를 진행하여 모든 표면에 보호용 폴리머 층을 증착합니다. 플라즈마로부터의 이온 충돌은 측면벽의 보호층은 그대로 유지한 채 수평 표면(에칭 전선)의 패시베이션 층을 우선적으로 제거하기 때문에, 결과적으로 측면 언더컷을 최소화하면서 수직 방향으로 진행되는 방향성 에칭이 이루어집니다. 이 사이클은 깊이 1미크론당 수백 번 반복되어, 보쉬 공정 DRIE 특유의 물결 모양 측벽 질감을 만들어 냅니다. 유리 및 용융 실리카의 경우, 보쉬 사이클을 거치지 않는 불소 기반 ICP-RIE가 일반적으로 사용되며, 이로 인해 아스펙트 비율이 약간 낮아지는 대신 더 매끄러운 측벽을 얻을 수 있습니다. DRIE는 MEMS 가속도계, 압력 센서, 미세유체 장치, 실리콘 관통 비아(TSV), 유리 관통 비아(TGV) 및 반도체 또는 광학 기판에서 깊고 좁은 수직 구조가 필요한 모든 응용 분야의 핵심 기술입니다.

공정 능력

Etch Systems: ICP-RIE (유리 / SiO₂) · 보쉬 DRIE (실리콘) · 극저온 DRIE (Si / 폴리머)
최소 특징 크기: 1 µm (리소그래피 한계)
최대 식각 깊이: 500 µm (실리콘, Bosch) · 200 µm (유리, ICP-RIE)
깊이 대 직경 비율: 최대 50:1 (보쉬 Si) · 최대 30:1 (유리 ICP-RIE)
사이드월 각도: 88° – 90° (보쉬) · 85° – 88° (유리 ICP-RIE)
에칭 속도: 2 – 10 µm/min (유리 ICP-RIE) · 5 – 20 µm/min (Si Bosch)
깊이 균일성: 150mm 웨이퍼 전체에 걸쳐 ±2%

호환 가능한 재료

1	용융 실리카	코닝 7980 / 토소 ES-2000
2	석영 유리	SCHOTT Lithosil Q / Heraeus Suprasil 1
3	보로실리케이트 유리	PYREX 7740 / BOROFLOAT 33
4	실리콘	플로트 존 / 초크랄스키 — 단결정 / 다결정
5	사파이어	C-평면 / A-평면
6	유리 세라믹	ZERODUR / PYROCERAM 9606
7	SiO₂ 박막	열 산화막 / PECVD 산화막
8	Si₃N₄	LPCVD / PECVD 질화물
9	CaF₂	UV 등급
10	광학 유리	BK7 / N-BK7
11	기술용 세라믹	Al₂O₃ / AlN

공정 전략 선정

보쉬 공정 (Si): SF₆ 에칭과 C₄F₈ 패시베이션 공정을 번갈아 가며 수행하는 사이클 — 가장 높은 AR(50:1), 미세한 스캘로핑(50–200 nm), 심층 실리콘 MEMS 및 TSV에 가장 적합
유리 ICP-RIE (SF₆/Ar 또는 C₄F₈/SF₆): 연속 불소 플라즈마 — 매끄러운 측벽, 최대 30:1의 반사율(AR), 용융 실리카 TGV 및 미세유체 구조에 가장 적합
극저온 DRIE (Si, –100°C): 저온 응축 공정이 C₄F₈ 패시베이션을 대체 — 보쉬(Bosch) 방식보다 측벽이 더 매끄러워 서브미크론 미세 구조에 더 적합
하드 마스크 선택: 포토레지스트 (두께 ≤ 20 µm) · SiO₂ (≤ 100 µm) · Ni/Cr 금속층 (≤ 500 µm)
ARDE 보상: 다양한 특징 크기가 혼합된 영역에서 균일한 깊이를 확보하기 위해 적용된 종횡비에 따른 에칭 보정

대표적인 적용 분야

유리 관통 비아(TGV): 3D IC 및 첨단 패키징용 유리 인터포저 내의 수직 상호연결 비아
MEMS 구조: 실리콘 및 유리를 이용한 증량체, 빗형 구동 장치, 캔틸레버 및 멤브레인 이완
미세유체 장치: 고압 랩온어칩용 용융 실리카 소재의 수직벽 채널 및 챔버
광학 소자: 릿지 도파관, 광결정 구조 및 격자 결합기
노즐 플레이트: 정밀한 내경 형상을 갖춘 고밀도 잉크젯 및 디스펜싱 노즐 어레이
관성 센서: 유리 기판 위 실리콘(Si-on-glass) 구조의 가속도계 및 자이로스코프 증명질량 구조

맞춤 사양

당사는 GDS-II 또는 DXF 마스크 설계를 기반으로 한 맞춤형 DRIE 주문을 접수하며, 웨이퍼 레벨 및 패널 레벨 공정을 모두 지원합니다. 맞춤형 파라미터에는 에칭 깊이, 측벽 각도, 스캘럽 진폭, 하드 마스크 선택, 그리고 다양한 피처 크기에 걸쳐 균일한 깊이를 확보하기 위한 종횡비 의존형 에칭(ARDE) 보정이 포함됩니다. 포토리소그래피, DRIE, 마스크 스트리핑, 그리고 SEM 단면 검사, 프로파일로메트리, 웨이퍼 보우 측정을 포함한 에칭 후 계측을 결합한 통합 워크플로우를 완벽한 턴키 서비스로 제공합니다. TGV 및 TSV 응용 분야의 경우, 후공정 비아 충진(무전해 구리/폴리머 플러그) 및 CMP 평탄화 공정도 제공됩니다. 모든 가공된 기판은 전체 에칭 깊이 맵, SEM 이미지 및 공정 문서와 함께 제공됩니다.