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..

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 개요에 이어서, 오늘은 Doping 공정에 대하여 자세히 알아보겠습니다. 확산 원리 확산 공정은 불순물을 포함한 가스(B2H6, PH3, AsH3 등)나 액체(POCl3), 고체(BN) 등을 확산원(Diffusion source)으로 하여 후속 열처리 과정을 통해 실리콘 내부로 확산(Diffusion)시키는 공정을 사용합니다. 확산의 기본 개념은 농도 차이에 의하여 물질이 농도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동하는 현상인데, 가장 중요한 파라미터는 농도의 차이가 얼마나 나는지와 온도, 그리고 시간으로 볼 수 있습니다. 두 물질이 접합을 이루고 있는 상태에서 농도 차이에 의한 확산이 일어나게 됩니다. 접합면에서부터 양 방향으로 확산이 일어나게 되고 시간이 흐르면서 확산이 계속 진행되어 이동하는 ..

이제 반도체 공정의 거의 끝을 향해 달려가고 있습니다. 오늘부터는 Doping 공정에 대하여 알아보겠습니다. 1. Doping 공정 1) 확산 공정 : 불순물을 후속 열공정을 통해 실리콘 내부로 확산시키는 공정 2) 이온주입 공정 : 입자가속기의 원리를 이용하여 불순물을 주입하는 공정 2. 동작, 특성 1) 확산 공정 방식 (1) Pre-deposition : 도펀트를 실리콘의 표면 쪽에 증착하듯이 많은 양을 주입하는 것 (2) Drive-in : 주입된 도펀트가 소자의 깊이 방향으로 확산되어 계산된 거리만큼 들어가게 되고, 표면으로부터 깊이 방향으로 도펀트 농도의 분포를 가지게 됨 2) 이온주입 공정 : 원하는 이온을 정확한 에너지로 정확한 양을 웨이퍼상에 마스크로 가려지지 않은 부위에 주입할 수 있어..