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 시간에 이어, 웨이퍼 크기가 증가함에 따라 변화하는 장치 구조에 대하여 알아보겠습니다. 사용하는 웨이퍼 크기가 300mm로 커짐에 따라 트레이에 가해지는 무게가 커져 열산화 공정을 진행할 때 석영 튜브의 변형이 우려됩니다. 이러한 문제를 극복하기 위해 석영 대신 SiC 튜브 및 트레이를 사용하고 장비 구조도 수직 방식의 열산화장치(Furnace)로 변경되었습니다. 수직형의 경우에는 트레이 자체가 회전이 가능하기 때문에 온도 및 가스의 공급이 균일하여 산화막의 균일도 역시 수평형 대비 유리하고, 가스의 공급 측면에서도 노즐을 여러 개 사용하여(Multi-nozzle) 상부, 중부, 하부에 개별적으로 공급이 가능해 상부에서부터 하부까지 모든 공정이 진행된 웨이퍼에서 균일한 두께의 산화막 확보가 가능합니..

지난 시간에 이어 열 산화막 성장에 실리콘 결정 방향이 영향을 미치는 이유에 대하여 알아보겠습니다. 실리콘의 경우 (100) 면 대비 (111) 면이 산화 속도가 더 빠릅니다. 그 이유는 면밀도의 개념으로 설명할 수 있는데, (100) 면의 밀도 6.8 * 10^11 /cm^2보다 (111) 면의 밀도 11.8 * 10^14 /cm^2가 두 배 가까이 높습니다 따라서 반응이 일어날 확률이 (111) 면에서 더 높게 되어 성장 속도가 더 높습니다. 실리콘 결정 방향에 따른 산화 속도는 평면 형태의 소자 구조에서는 크게 문제가 되지 않지만, 실리콘의 다른 방향의 면이 드러난 상태에서 산화 공정을 진행할 경우 두께의 차이를 초래하게 됩니다. 예를 들어 트렌치 구조로 만든 후 벽면과 바닥면 등 방향이 다른 실리..

지난 시간에 이어서, 반도체 산화 공정 Oxidation 파트에 대하여 알아보겠습니다. 4. 열산화 시의 Si 소모 및 부피 팽창 실리콘을 열산화시켜 SiO2를 형성할 때, 실리콘의 일부가 소모되어 SiO2로 치환됩니다. 치환비 0.46 : 1 즉, 1m의 SiO2 성장 시 0.46m의 실리콘이 소모되어 부피는 약 2배로 늘어납니다. 이 과정에서 표면에 있던 오염물이나 결함이 산화막 속에 포함되면서 Si와 SiO2의 경계면에는 오염물 및 결함이 없어지게 됩니다. 또한, Si 결정에서는 원래의 표면 Si가 주변의 Si 원자와 결합을 할 수 없어 결합하지 못하고 남은 Dangling Bond가 생기게 됩니다. 하지만 산화막을 형성함으로써 Dangling Bond가 없어져 안정한 표면을 갖게 됩니다. Si 산..

오늘은 반도체 8대 공정 중 산화 공정(Oxidation)에 대하여 알아보겠습니다. 산화 공정(Oxidation) : 웨이퍼에 절연막 역할을 하는 산화막(SiO2)을 형성하는 과정 열산화막 특성과 역할 1. 식각 공정에 의해 쉽게 선택적으로 제거된다. 2. 확산 공정 시 마스크로 사용하여 실리콘이 노출된 부분만 도핑된다. 3. 절연막으로 사용된다. 4. 열산화 시의 Si가 소모되고 부피가 팽창한다. 열산화막 성장 영향 요인 1. 산소 분압 / 온도 : 산화막의 성장은 산소의 분압이 클수록, 온도가 높을수록 증가한다. 2. 산화 방식 : 습식산화법 > 건식산화법 3. 실리콘 결정 방향 : (111) > (100) 열산화막 응용 1. LOCOS : 실리콘이 노출된 부분만 두껍게 열산화막을 형성 -> STI ..

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..