반도체 8대 공정 (1)

반도체 8대 공정에 대해서 알아보겠습니다.

 

반도체 8대 공정

 

포토 - Etch - 박막 - 금속 배선 - 산화 - Doping - CMP - 세정

 

Photolithography

 : 원하는 회로 설계를 만들어 놓은 마스크라는 원판에 빛을 쬐어 생기는 그림자를 웨이퍼 상에 전사시켜 복사하는 기술

 

공정 3요소

빛 : 자외선, 극자외선

마스크 : 자외선이 잘 통과하는 석영 유리판에 자외선을 차단하는 차단막으로 반도체 회로 패턴을 만들어 놓은 것

PR(감광제) : 특정 파장의 빛을 조사하면 빛과 반응하여 화학 구조가 바뀌게 되고, 빛을 받은 부분 또는 받지 않은 부분이 현상액에 녹는 특성이 있음

 

공정 순서

표면처리(HDMS) - 스핀 코팅(PR 도포) - Soft Bake - 정렬(Align) 및 노광(Exposure) - 노광 후 열처리(PEB) - 현상(Develop) - Hard Bake - Inspection

 

노광 주요 파라미터

- 해상도(분해능) : Res = k1 * (람다/NA)

광원의 파장 길이를 짧게 / 렌즈 주변 매질의 굴절률을 높여 NA 값 높게

- 초점심도 : DOF = k2 * (람다/NA)

 

EUV 포토 공정

- 정의 : 노광 파장이 ArF 파장에 비해 1/10 이하로 짧게 10nm 이하의 패터닝 가능, 7nm 공정부터 EUV 장비 사용

- 극자외선이 대부분의 매질에 흡되는 특성 때문에 투영 광학계 대신 거울 광학계 사용, 광학계는 진공 챔버 내 위치

 

Etch

: 포토공정에서 정의된 영역의 하부 박막을 제거해서 원하는 반도체 회로 형상을 만드는 기술

 

습식 식각

- 화학용액(chemical)을 사용하여 웨이퍼 표면의 제거할 박막 물질과 화학반응을 일으켜 제거하는 방식

- 장점 : 저비용 / 쉬운 공정 / 식각속도(Etch Rate)가 빠름 / 선택비(Selectivity) 좋음

- 단점 : 낮은 정확성 / 웨이퍼 오염 위험(화학물질) / PR 밑부분 식각

 

건식 식각

- 화학용액 대신에 화학 반응성이 높은 가스를 사용하는 방식, 플라즈마 상태를 만들어서 진행하는 경우가 보편적

- 주요 파라미터 : 식각 속도(Etch Rate), 선택비(Selectivity), 식각 균일도(Etch Uniformity), 형상(Profile)

- 장점 : 높은 정확성 / 미세 패터닝 가능

- 단점 : 고비용 / 어려운 공정 / 낮은 처리량(Low Thoughout) / 선택비(Selectivity) 나쁨

 

최신 기술 해결방안

- RIE(Reactive Ion Etch)

: 이온의 물리적 식각 효과와 반응성 가스의 화학적 식각 효과의 시너지에 의한 식각 속도 증가 효과를 활용

- 원자층 식각법(ALE)

: 원자층 증착법과 비슷하게 원자층 단위로 에치하기 때문에 구조의 변형을 일으키지 않고 에치를 할 수 있음

원자층 식각법

 

 

CVD 공정부터는 (2)에서 계속됩니다.