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..

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 게시물과 이어집니다. 이온 주입 시 채널링 방지를 위해 각도를 줘서 7도 정도 틸트를 하는 경우 이온 주입될 영역 주변의 구조물로 인해 입사되지 않는 영역이 발생합니다. 이온이 수직으로 입사되는 경우와는 다르게 말입니다. 이 현상을 그림자 효과(Shadow effect)라고 하는데, 폴리실리콘의 구조물에 각도를 가지고 이온이 입사되기 때문에 경계면 근방에 이온이 주입되지 않습니다. 이러한 현상을 개선하기 위해 웨이퍼를 0도, 90도, 180도, 270도로 회전하면서 이온 주입을 하게 되는데, 그 양을 1/4씩 하게 되면 원하는 양의 이온 주입이 그림자 효과가 개선된 상태로 진행됩니다. 확산 방식과 이온 주입 방식의 특성을 비교해 보겠습니다. Diffusion - 높은 온도의 공정 - SiO2와 같은..

이온 주입기의 질량분석기 (Mass analzer)부터 이어서 보도록 하겠습니다, 이온 소스에서 전압 V로 추출된 운동에너지 -1/2mv^2 = qV를 갖는 이온이 Analyzer Magnet의 자기장 B를 통과하면 mv^2/R = qvB의 원운동을 하게 됩니다. 이 두 식을 정리하면 m/q = B^2*R^2/(2V), 즉 원하는 이온(m/q)을 고정된 반지름 R을 가진 장치에서 자기장 B를 조절해서 분리해 낼 수 있습니다. 이렇게 추출된 원하는 이온을 빔라인부에서 원하는 에너지로 가속시키고 집속(Focusing)시킵니다. 이렇게 집속 된 빔을 웨이퍼 표면에 주사(Scanning)하여 이온 주입(Ion Implanation)을 진행합니다. 주입된 이온의 양은 Faraday Cup이라는 장치를 이용해 측정..

지난 시간의 내용과 이어집니다. SPR에 의한 방법은 SIMS 측정법과는 다르게 전기적인 저항을 측정하여 도펀트의 농도 프로파일을 얻어냅니다. 도핑된 실리콘을 표면과 매우 작은 각도(~1도 수준)로 갈아주게 되면 깊이 방향으로 경사진 면이 나타나게 됩니다. 이 경사진 면을 일정한 거리만큼 이동하면서 2개의 탐침으로 저항을 측정하게 됩니다. 측정된 깊이에 따른 전기 저항은 저항-비저항-도펀트 농도 실험치에 의한 상관관계를 통해 깊이에 따른 도펀트 농도로 환산됩니다. 표면으로부터 작은 각도로 연마하는 이유는 깊이 방향으로 정밀하게 측정을 하기 위함이지만 최근의 나노 수준의 도핑 깊이를 커버하기에는 무리가 있습니다. 하지만 SIMS와는 다르게 전기저항 측정을 통해 결과를 얻어내기 때문에 활성화된 도펀트만 프로..

지난 시간에 이어서 Doping 공정의 확산 공정 방식에 대하여 더 알아보겠습니다. 확산 공정은 실리콘 단결정의 손상 없이 P형, N형 반도체를 형성할 수 있다는 장점이 있지만, 정확한 불순물 양을 조절하기 힘들고 Junction 깊이를 정확히 조절하기 힘들다는 문제점이 있습니다. 특히 불순물 농도가 소스/드레인과 같이 ~10^15/cm^2 정도로 고농도일 때는 농도 조절에 크게 문제가 없지만, 10^11~10^12/cm^2 정도로 낮은 농도를 정확하게 조절해야 하는 문턱 전압 조절용 도핑은 불가능합니다. 가장 문제가 되는 것은 Drive-in 공정 진행 시 등방성으로 불순물의 확산이 진행되는데, 수평적으로 확산이 진행되면 최근에 미세화된 소자를 구현하기가 어려워집니다. 과거에는 소자의 크기가 컸기 때문..