반도체 8대 공정 - Doping 공정 (10)

지난 시간에 이어서 Doping 공정의 마지막 부분까지 소개하겠습니다.

 

에피 공정에 있어서 중요한 공정 파라미터는 CVD와 유사합니다. 소스 기체가 기판에 도착한 후 막이 형성되는 현상은 동일하지만, 기판의 결정성을 바탕으로 결정으로 성장되는 것이 에피공정이 CVD와 구별되는 점이지만, 성장 측면의 공정 파라미터는 매우 유사합니다. 공정 온도와 압력, 소스 가스의 주입량 등은 CVD의 공정 파라미터와 동일하지만 에피 성장하는 막의 품질은 매우 민감합니다. 또한 에피 공정 중에 도펀트 주입이 가능하지만 도펀트의 농도와 순도에 매우 큰 영향을 받습니다. 보통의 경우는 공정의 원리적인 측면에서 원자들이 기판과 주변의 원자들과 결정성을 가지는 bonding을 하면서 성장하기 때문에 CVD 증착 대비 더 낮은 속도로 막이 형성되는 특성을 가집니다.

이러한 모든 공정 파라미터들이 다른 증착 공정들보다 민감하기 때문에 SEG 공정에서 특정 영역이 더 크게 성장(over-growth)하거나 작게 성장(less-growth)하는 문제가 발생합니다. 따라서 각각의 공정 파라미터의 윈도우를 정밀한 실험을 통해 찾아내고 각각의 파라미터를 최적화시켜야 대량생산이 가능한 공정으로 사용될 수 있습니다.

 

 

이온주입 시 발생하는 채널링 효과와 이를 방지할 수 있는 방법

-> 불순물 주입 공정 중 가장 많이 사용하는 이온 주입 공정의 원리와 이온 주입 공정에 대한 문제점인 채널링 현상(channeling effect)

 

채널링 현상은 단결정처럼 원자배열에 규칙이 있을 경우 이온이 주입되는 입사각에 따라 원자가 배열된 사이로 이온이 더 깊숙히 도달하는 현상입니다. 결정의 방위(Crystal Orientation), 웨이퍼에 대한 이온의 주입 입사각, 이온의 종류, 주입 에너지 등에 영향을 받습니다.

해결책으로는 웨이퍼(기판)를 z축으로 7도 정도 틀어서 (Tilting) 공정을 진행하는 방식이 일반적입니다. 이 경우에도 여러 번의 충돌을 거치면서 채널링이 발생(Indirect channeling)합니다. 따라서 웨이퍼를 XY 축으로 회전시켜서 이온주입을 하는 Twist 기법도 병행하여 사용합니다. 이외에도 실리콘 단결정 표면에 비정질막(보통 얇은 Screen oxide(SiO2))을 형성시켜 그 막을 통해 이온주입하여 산란을 증가시키는 방법, 그리고 Ge을 먼저 implant 하여 표면의 결정성을 비정질화하여 이온 주입 시 이온을 산란시키는 Pre-amorphization의 방법이 있습니다.

 

지금까지 Doping 공정에 대하여 알아보았습니다.

다음 게시물부터는 CMP 공정에 대하여 알아보겠습니다.