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식각액은 아래로만 안 녹인다

반도체 · 소재 · 2026-10-22 · 유튜브 주식을 요리하다
약품에 담가 막을 녹이는 '습식 식각' 이야기예요. 약은 사방으로 번져서 회로 깎기에는 약점이었는데, 3D 낸드에서는 수백 층 속 질화막만 옆으로 빼내는 무기가 됐어요.
한눈에 흐름
슬릿(세로 홈)→160°C 인산 주입→질화막만 녹아 빠짐→빈 틈에 금속(워드라인)
세로로 판 홈으로 뜨거운 인산을 넣으면 질화막만 옆으로 녹아 나가고, 산화막 선반 사이의 빈 틈은 금속으로 채워 전극 층이 됩니다.
30초 이해
이게 뭔가요?웨이퍼를 약품에 담그거나 약품을 뿌려서 드러난 막을 녹여 없애는 공정(습식 식각)이에요.
뭐가 어렵나요?약품은 모든 방향으로 똑같이 녹이는 성질(등방성)이 있어서 정밀도가 떨어져요. 틀 밑까지 파고드는 언더컷도 생겨요.
어떻게 푸나요?미세한 회로 깎기는 곧게 파는 플라즈마(건식)가 맡고, 습식은 막 하나만 골라 옆으로 빼내는 일에 써요. 3D 낸드에서는 160°C 인산이 질화막만 녹여 냅니다.
장면으로 따라가기
옆으로 넘겨 보세요 → (9장면)
아래로만 녹이지 않는다 장면

1아래로만 녹이지 않는다

식각액은 아래로만 녹이지 않고 옆으로도 똑같이 녹여요. 모든 방향으로 같게 깎는 이 성질을 등방성이라고 해요.

웨이퍼를 통째로 담근다 장면

2웨이퍼를 통째로 담근다

배치식 장비는 웨이퍼 여러 장을 한꺼번에 약품 통에 담가요. 건식보다 빨라서 생산성이 높아요.

불산은 유리 성분을 녹인다 장면

3불산은 유리 성분을 녹인다

불산은 유리의 주성분인 산화막을 골라 녹여요. 아래 실리콘은 거의 녹이지 않아요.

틀 밑까지 파고든다 장면

4틀 밑까지 파고든다

약이 사방으로 번지면서 감광액 틀 밑까지 둥글게 깎아 내요. 이걸 언더컷이라고 해요.

회로 깎기는 플라즈마로 장면

5회로 깎기는 플라즈마로

선이 나노미터로 좁아지면서 회로 깎기는 곧게 파는 플라즈마(건식)로 옮겨 갔어요.

수백 층을 번갈아 쌓는다 장면

6수백 층을 번갈아 쌓는다

3D 낸드는 질화막과 산화막을 한 쌍으로 수백 층 번갈아 쌓아요.

160°C 인산을 채운다 장면

7160°C 인산을 채운다

세로로 판 긴 홈(슬릿)으로 뜨거운 인산을 넣으면, 질화막만 옆으로 녹아 빠져요.

산화막은 선반으로 남는다 장면

8산화막은 선반으로 남는다

산화막은 거의 안 녹아서, 빈 틈을 사이에 둔 선반 모양으로 남아요.

빈 틈이 전극 층이 된다 장면

9빈 틈이 전극 층이 된다

그 틈을 텅스텐 같은 금속으로 채우면 저장 칸을 켜고 읽고 쓰는 전극 층(워드라인)이 돼요. 폰 저장 칩도 이렇게 만들어요.

비유로 이해하기
💡 여러 겹 시루떡에서 한 겹만 녹여 빼기

시루떡을 칼로 자르면 곧게 잘리지만, 따뜻한 물에 담그면 사방으로 퍼지며 녹죠. 습식 식각이 이래서 곧게 파는 일에는 약해요.

그런데 두 가지 재료가 번갈아 쌓인 떡에서 한 재료만 녹는 물이 있다면, 깊숙한 층까지 옆으로 번져 그 재료만 쏙 빼낼 수 있어요.

3D 낸드의 뜨거운 인산이 바로 그런 물이에요. 질화막은 녹이고 산화막은 거의 남겨서, 빈 틈을 사이에 둔 선반 모양이 됩니다.

숫자로 보기
160°C질화막을 녹일 때 인산을 데우는 온도 — 보통 158~165°C(85% 인산의 끓는점 근처)
수백 층3D 낸드에서 질화막과 산화막을 번갈아 쌓은 층 수(최고 단수 양산품은 321단)
100:1 이상불산이 산화막(유리 성분)을 녹이는 정도와 실리콘을 녹이는 정도의 보통 비율
분당 수십 nm뜨거운 인산이 질화막을 녹이는 빠르기 — 그 온도에서 산화막은 거의 그대로 남는다
산업에서 왜 중요한가
누가 만드나
세계 큰손 (해외)
SCREEN Semiconductor Solutions (일본)웨이퍼 여러 장을 약품 통에 담그는 배치식 웨트 스테이션을 만드는 장비 회사
Stella Chemifa (일본)반도체용 고순도 불산 같은 식각·세정용 약품으로 알려진 회사
국내
솔브레인습식 식각액을 만드는 국내 소재 회사
이엔에프테크놀로지습식 식각액과 자체 생산 불산을 만드는 국내 회사
램테크놀러지습식 식각액을 만드는 국내 소재 회사
엘티씨낸드 고단화에 쓰이는 고선택비 인산 등 케미칼과 세정장비를 만드는 국내 회사

해외 회사는 업계에 널리 알려진 대표 업체를 골랐고, 국내 회사는 차니쓰 리서치 소부장 글에 나온 회사를 그대로 옮겼습니다. 회사 소개일 뿐 투자 추천이 아닙니다.

영상으로 보기
YouTube에서 보기 ↗
더 깊이 — 원문 요약·용어 정리·출처

약품으로 깎는 습식 식각은 산화막·질화막 같은 막을 아래로만 녹이지 않고 옆으로도 똑같이 녹입니다. 회로 선을 깎을 땐 약점이던 이 성질이, 3D 낸드에서는 수백 층 속 질화막만 옆으로 빼내는 무기가 됐습니다.

영상에서 보는 것
핵심 요약

습식 식각은 약품에 담가 막을 녹이는 깎기이고, 막을 모든 방향으로 같은 빠르기로 녹이는 등방성 때문에 미세한 회로 선은 곧게 파는 플라즈마(건식) 식각이 맡는 쪽으로 옮겨 갔습니다.

대신 약품은 녹일 막만 골라 녹이는 힘이 커서, 3D 낸드에서는 세로로 판 슬릿으로 뜨거운 인산을 넣어 층층이 쌓인 질화막만 옆으로 녹여 냅니다.

질화막이 빠진 틈은 금속으로 채워져 저장 칸을 켜는 전극(워드라인)이 됩니다.

용어 정리
습식 식각
웨이퍼를 약품에 담그거나 약품을 뿌려 드러난 막을 녹여 없애는 공정입니다. 여러 장을 통에 함께 담그는 배치식과 한 장씩 처리하는 매엽식이 있습니다. 건식보다 빠르지만 모든 방향으로 녹입니다.
등방성·언더컷
등방성은 모든 방향으로 같은 빠르기로 깎이는 성질입니다. 그래서 약품은 감광액 틀이 덮은 아래쪽까지 옆으로 파고드는데, 이를 언더컷이라고 부릅니다.
불산(HF)
산화막(이산화규소, 유리의 주성분)을 녹이는 약품입니다. 실리콘은 거의 녹이지 않아 산화막만 골라 없앨 때 씁니다.
질화막·산화막
질화막은 실리콘과 질소로, 산화막은 실리콘과 산소로 된 얇은 막입니다. 3D 낸드는 이 둘을 한 쌍으로 수백 층 쌓은 뒤 질화막 자리를 전극으로 바꿉니다.
인산 식각
진한 인산을 보통 158~165°C로 데워 쓰면 질화막은 녹이고 산화막은 거의 남깁니다. 3D 낸드에서는 세로로 판 긴 홈(슬릿)이 인산이 들어가는 통로입니다.
워드라인
같은 층의 저장 셀들을 한 줄로 이어 켜고 읽고 쓰게 하는 전극 층입니다. 질화막이 빠진 틈에 텅스텐 같은 금속을 채워 만듭니다.
※ '옆으로도 똑같이'는 산화막·질화막처럼 결정 방향이 없는 막을 녹이는 일반적인 경우입니다. 실리콘 결정을 KOH 같은 알칼리 약품으로 녹이면 결정 방향마다 녹는 빠르기가 크게 달라(이방성 습식 식각) 옆으로 똑같이 녹지 않습니다.
※ 158~165°C는 진한 인산으로 질화막을 녹이는 일반적인 온도 범위이고, 실제 온도·농도는 공정마다 다릅니다. 플라즈마로 옮겨 간 것은 미세 회로 선 깎기의 흐름이며, 세정·막 제거 같은 습식 공정은 지금도 많이 씁니다.
※ 영상 속 통·카세트·로봇 모양, 웨이퍼 장수, 3D 낸드의 층 수·두께·슬릿·채널 기둥 비율, 약품 색(인산은 원래 무색)은 원리를 보여 주는 그림입니다.
영상에서 못 다 한 얘기

인산이 질화막만 녹이는 건 온도와 물의 양을 맞춰서입니다. 진한 인산을 끓는점 근처인 158~165°C로 데워 씁니다.

그 온도에서 질화막은 1분에 수십 nm씩 녹고, 산화막은 거의 그대로 남습니다.

그래서 층이 수백 개라도, 틈 하나로 들어간 약품이 층마다 옆으로 같이 파고들 수 있습니다.

플라즈마는 위에서 곧게 내리꽂는 방식이라, 이렇게 막 하나만 골라 옆으로 빼내는 일에는 약품을 씁니다.

출처
SK하이닉스 뉴스룸 「반도체 탐구 영역: 식각」(2021)·「321단 낸드 양산」(2024), 삼성전자 반도체 뉴스룸 「반도체 8대 공정 5탄 식각」, 삼성전자 반도체 UFS 4.0 제품 페이지, SCREEN 반도체 공정 설명, ECS Journal of Solid State Science and Technology 10(2) 2021 「Understanding the Role of Concentrated Phosphoric Acid Solutions as High-Temperature Silicon Nitride Etchants」, MT Systems 「Phosphoric Acid Nitride Removal」, Williams·Muller J. MEMS(1996) 식각 속도표, 미국 특허 US9634097·US20150056803A1, Britannica 「glass」. 기준일 2026년 10월 17일. 궁금해질 다음 질문: 이렇게 뜨거운 약품은 공장 안에서 어떻게 통까지 옮겨 올까요? 반도체 공장 속 물건을 3D 단면으로 하나씩 열어 봅니다. 다음 물건이 궁금하면 구독해 두세요.
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투자 권유가 아닌 기술 설명입니다. 특정 종목의 매수·매도를 권하지 않으며, 그림은 원리를 보여 주는 모식도입니다.