반도체 8대 공정 (2) - 박막 공정

반도체 8대 공정 (1)에서는 Etch 공정까지 알아보았습니다.

오늘은 박막 공정부터 알아보겠습니다.

 

 

박막 공정

 

정의

박막을 웨이퍼 상에 증착하는 공정

 

 

종류

 

1. 물리적 기상 증착 (PVD, Physical Vapor Deposition)

1) 증발법 (Evaporation)

2) 스퍼터링 (Sputtering)

 

2. 화학 기상 증착 (CVD, Chemical Vapor Deposition)

1) APCVD(Atmospheric Pressure CVD), LPCVD(Low Pressure CVD), PECVD(Plasma Enhanced CVD)

2) ALD (Atomic Layer Deposition)

(1) 장점 : 정밀한 두께 제어 가능, 우수한 단차 피복성

(2) 단점 : 증착 속도가 다른 공정에 비해 느리고, 설계하기 까다로움

(3) 사용

- FinFET의 high-k 게이트 산화막

- DRAM의 capacitor 유전막

- 낸드플래시 메몰의 터널링 산화막

 

 

APCVD, LPCVD, PECVD 비교

 

1. APCVD

1) 특징 : 상압 공정

2) 장점

- 간단한 장비

- 매우 빠른 성막 속도

- 저온 공정

3) 단점

- 나쁜 Step Coverage

- 불순물, 파티클 오염

4) 적용 공정 : PSG Passivation -> PECVD로 대체

 

2. LPCVD

1) 특징 : 저압/고온 공정

2) 장점

- 고순도 박막 형성

- 박막 균일도 좋음

- Step Coverage 좋음

3) 단점

- 고온 공정

- 느린 성막 속도

4) 적용 공정 : Pre-metal Dielectric (Oxide, Niltride, W)

 

3. PECVD

1) 특징 : 플라스마 활용

2) 장점

- 저온 공정

- 빠른 성막 속도

3) 단점

- 불순물, 파티클 오염

4) 적용 공정 : Intermetal dielectric

 

 

 

박막 품질

 

- 화학량 비 (Stochiometry)

- 균일도 (Uniformity)

- 단차 피복성 (Step Coverage)

: 단차(step)가 있을 때 단차의 수평부와 측면부에 박막이 얼마나 고르게 덮였나를 나타내는 지표

 

 

 

PVD와 CVD의 장단점

 

PVD

1. 장점

1) 저온 공정

2) 안전한 공정 구현 가능

3) 진공 상태 (불순물 오염 적음)

4) 고품질 박막에 유리

 

2. 단점

1) 증착 속도가 느림

2) 박막 접합성이 떨어짐

3) 얇은 두께 조절이 어려움

 

CVD

1. 장점

1) 열산화막 대비 저온에서 박막 형성

2) Step Coverage가 좋음

3) 박막 두께 조절이 용이

4) 다양한 반응 gas 사용 가능

 

2. 단점

1) 반응 변수가 많음 (정확한 조절 필요)

2) 위험한 가스의 사용 (안전, 환경 문제)

3) 복잡한 장치 사용

4) 고온 공정으로, 증착 가능한 물질이 제한됨