이번 게시물부터는 CMP 공정(Chemical-Mechanical Polishing)에 대하여 알아보겠습니다. CMP 공정 (Chemical Mechanical Polishing) : 웨이퍼 표면에 생성된 산화막, 금속막 등의 박막을 화학적 작용과 물리적 작용을 동시에 활용하여 평탄화하는 공정 1. CMP 설비 구성 1) 연마 패드 : 패드의 경도, 표면 거칠기 등 패드 특성이 CMP 공정 품질에 중요 2) 웨이퍼 캐리어 (연마 헤드) : 웨이퍼를 고정하고 압력을 가해 CMP 패드에 눌러줌과 동시에 웨이퍼를 일정 속도로 회전시킴 3) 슬러리 분사기 : 선택비 향상 등 CMP 특성을 개선할 수 있음 2. CMP 원리 1) 산화막 CMP 2) 금속 CMP 3. CMP 공정의 중요 파라미터 1) Removal..

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 속..

지난 시간에 동일한 공간에 실리콘과 동일한 원자 수의 Si-Ge가 이종성장될 경우 부피 팽창으로 인해 주변에서는 압축 응력(compressive stress)을 받게 된다는 내용까지 알아보았습니다. 이어서 알아보도록 하겠습니다. 소스와 드레인 영역의 실리콘을 에치 공정으로 일부분 제거하고 그 공간에 Si-Ge을 에피성장한다면 소스 드레인 영역의 부피 팽창으로 인해 게이트 아래의 채널 영역은 양쪽에서 미는 힘을 받게 됩니다. 먼저, 원하는 영역만 선택적으로 에피성장을 시키는 방법을 SEG(Selective Epitaxial Growth)라고 합니다. 실리콘이 있는 소스와 드레인 영역을 에치로 파내고 에피 공정이 진행되면, 먼저 수소 분위기에서 열공정을 진행하여 Si이 에치된 영역에 자연산화막 및 이물질을 ..

지난 시간에 이종에피로 인해 기판과 에피 성장된 막간 발생하는 스트레스에 대하여 알아보았습니다. 이번 시간에 더 자세하게 알아보겠습니다. 기판보다 격자 상수가 큰 경우 에피막은 압축응력(compressive stress)을 받게 되고, 기판보다 격자 상수가 작은 경우에는 인장응력(tensile stress)을 받게 됩니다. 성장된 막이 두꺼워질수록 응력이 커지게 되는데, 그 힘에 의해 기판(웨이퍼)이 휘거나 심한 경우 깨지기도 합니다. 또한, 기판과 격자 상수의 차이가 클 경우 기판의 결정성을 에피막이 유지할 수 없기 때문에 에피택시 성장이 되지 않습니다. 보통 약 5~10% 격자 상수의 차이 내에서 에피막이 성장되며 그 이상의 차이나 나는 경우 에피막이 아닌 박막이 성장됩니다. 이는 에피 성장의 메커니..

이번 시간부터는 에피택시 성장법 (Epitaxial Growth, Epi)에 대하여 알아보겠습니다. 에피택시 성장법 (Epitaxial Growth, Epo) 에피택시 성장법은 최근 20 나노 이하 미세구조의 반도체에서 매우 중요한 공정 중 하나입니다. 과거에는 주로 화합물 반도체를 중심으로 단결정 기반의 고효율 고성능 광학 특성을 이용하기 위해 많이 사용되는 기술이었습니다. Si 기반 반도체에서도 소자가 작아지면서 물질 본질적인 특성의 한계를 극복하기 위해 사용하고 있습니다. 상업적으로 가장 에피택시 공정을 성공적으로 잘 사용하는 분야가 LED 광소자 분야입니다. 사파이어 기판에 질화갈륨을 에피 성장시켜서 발광소자로 사용하고 있습니다. 에피택시의 기본 원리와, 왜 소자가 작아지면서 에피공정을 도입하였는..

지난 시간에는 이온 주입 방법이 실리콘 격자 구조에 손상을 주므로 후속 열처리(Annealing)를 하는 것까지 알아보겠습니다. 이번 시간에는 후속 열처리 후에도 남아있을 수 있는 단점에 대하여 알아보며 시작하겠습니다. 이온 주입 공정은 고에너지 이온이 실리콘 격자와의 충돌에 의한 손상이 열처리(Anneal) 후에도 Dislocation 등 결함으로 남아 있을 수 있고 이 경우 p-n 접합 누설 전류가 증가합니다. 따라서 이온 주입 공정 후 적절한 열처리 공정은 매우 중요합니다. 보통 저온(500~600도)에서 이온 주입에 의해 비정질화된 실리콘이 재결정화되면서 결함이 제거되지만 활성화를 위해서는 고온(750~900도)에서 긴 시간(>30분) 동안 열처리를 하게 됩니다. 그러나 이 경우 소스/드레인 접합..