오늘은 지난 시간에 이어서 다마신 공정에 대하여 알아보겠습니다. 다마신 공정의 순서에 대하여 알아보겠습니다. 구리 배선 공정은 컨택 공정의 Plug 위에 진행되어 소자를 외부 단자와 연결시켜 주는 역할을 합니다. 먼저 소자의 단자(소스 또는 드레인)와 연결된 plug 위에 via가 형성될 하부 산화막을 증착합니다. 그다음 실리콘 질화막을 얇게 증착합니다. 그 위에 구리 라인이 형성될 상부 산화막을 증착합니다. 이 상태에서 via 기준의 패턴을 위해 PR을 이용해 포토 공정을 진행하여 패턴 합니다. 패턴 된 PR을 에치 방지막으로 이용하여 에치를 하게 되면 상부 산화막-실리콘 질화막-하부 산화막이 차례로 에치가 되고 하단의 plug 메탈이 드러나게 됩니다. 그 후 구리 라인의 패턴을 PR을 이용해 포토 공..

이번 시간에는 금속 배선 공정의 Cu 전해 도금 (Electroplating) 공정에 대하여 알아보겠습니다. 구리는 전기전도도가 매우 높은 물질로, 전기적인 특성이 우수합니다. 반도체에서도 소자와 소자 간 연결을 위해 도선이 필요한데, 과거에는 알루미늄(비저항 2.66)을 사용하였으나 소자가 미세화되고 scale down이 진행되면서, 배선의 저항이 증가됨에 따라 신호의 지연 현상이 나타나게 되어 구리(비저항 1.67) 공정으로의 전환이 필요하게 되었습니다. 하지만 구리 배선공정에서 기존의 방법으로 증착 후 패턴을 에치하는 경우 물질이 잘 제거되지 않는 특성을 보입니다. 식각은 챔버 내에서 반응에 의해 반응물과 부산물이 형성되고 이것들이 휘발되어 제거되는 것을 이용하는 것인데, 식각 공정 시 반응을 위해..

지난 시간에는 금속 배선 공정 BEOL 공정의 접합 스파이킹(Junction spiking)에 대하여 알아보았습니다. 이번 시간에는 EM(Electro-migration)에 대하여 알아보겠습니다. 2. Electro-migration (EM) 알루미늄 배선은 소자의 도선 역할을 하면서 신호의 이동에 따라 전류가 흐르게 되는데, 스케일이 계속 줄어들면서 배선의 너비와 폭도 줄어들게 되었습니다. 그러면서 단위 면적당 흐르는 전류의 밀도가 높아지게 되는데, 전자의 흐름에 따른 원자와의 충돌에 의해 원자의 이동이 발생합니다. 원자의 이동은 주로 결정립계(grain boundary)를 통해 일어나게 되고, 원자가 이동하기 전 원래 있던 공간에 Void가 생기게 되고 반면에 이동한 원자가 쌓이게 되는 영역에는 힐록..

지난 시간까지 금속 배선 공정 중 MOL 공정에 대하여 알아보았습니다. 오늘은 BEOL 공정에 대하여 알아보겠습니다. MOL : 소자에 금속-반도체 접합과 그 위의 컨택트 플러그를 만드는 공정 BEOL (Back End of Line) 공정 반도체 공정의 후반에는 각각의 소자와 연결된 컨택트 플러그를 원하는 기능을 수행하는 칩으로서의 회로 연결 공정을 하게 됩니다. 주로 금속을 이용하여 설계 목적에 맞게 배선을 하는 공정입니다. 여기서 사용하는 금속은 저항이 낮아야 하며, 열적 물질적 안정성을 가지고 있어야 합니다. 이러한 특징을 잘 만족시키는 물질이 알루미늄(Al)입니다. 알루미늄은 비저항이 2.66으로 은(1.59)에 비해 크긴 하지만, 가격적인 측면이나 녹는점이 낮고 산화물을 형성하기 좋은 물질적 ..

지난 시간에는 금속 배선 공정의 MOL 공정인 텅스텐 플러그(W plug)에 대하여 대략적으로 알아보았습니다. 이번 시간에 이어서 자세하게 알아보도록 하겠습니다. 적절한 두께의 TiN은 불소의 확산을 방지하여 불소가 컨택트 영역의 바닥면 실리콘과의 반응 또는 측벽의 절연체 산화물과의 반응을 억제할 수 있으나, 두께가 두꺼워지면 TiN 물질 자체의 저항이 금속보다 매우 크기 때문에 최대한 얇게 확산 방지막으로서의 역할을 할 수 있을 정도로만 사용하여야 합니다. 또한 TiN에서의 질소의 농도가 높아짐에 따라 확산 방지의 성능은 좋아지나, 저항이 커지게 됩니다. 따라서 화학량비를 최적화시켜야 하고 결국 TiN의 두께와 Ti와 N의 화학량비를 잘 조절하여야 저항이 낮고 확산 방지막의 역할을 잘할 수 있는 기능성..

지난 시간에는 MOL 공정 중 실리사이드 공정까지 알아보았고, 이번에는 MOL 공정 중 텅스텐 플러그(W plug) 공정에 대하여 알아보겠습니다. 실리사이드의 목적인 소자의 오믹 컨택트의 형성 후에는 소자를 구동할 수 있도록 도선을 만들어 주어야 합니다. 실리사이드 콘택트와 구리 배선 사이를 연결해 주는 역할을 하는 것이 텅스텐 플러그(W plug)입니다. 반도체 공정의 중간 단계이기 때문에 MOL(Middle of Line)이라고 불리며, 공정 순서는 산화물 절연막을 증착 후 오믹 콘택트를 위해 만들어진 트렌치에 채워진 실리사이드 물질 위로 텅스텐을 채워 넣는 방식입니다. 이렇게 표면까지 모두 채워지게 되면 CMP를 사용하여 절연막의 표면이 드러날 때까지 연마시키면 기둥 형태의 텅스텐 플러그가 절연 물..