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반도체 8대 공정 - Doping 공정 (1)
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..
2023.05.22 -
반도체 8대 공정 - 산화공정 (Oxidation) (6)
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..
2023.05.18 -
반도체 8대 공정 - 산화공정 (Oxidation) (5)
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..
2023.05.15 -
반도체 8대 공정 - 산화공정 (Oxidation) (4)
이번 시간에는 건식산화와 습식산화의 비교로 시작해 보겠습니다. 건식산화 공정은 산화 속도가 느리지만 절연막 품질이 습식산화막 대비 우수하기 때문에, 고품질의 얇은 산화막이 필요한 경우에는 건식산화 공정을 사용합니다. 반면 두꺼운 산화막이 필요한 경우에는 습식산화 공정을 사용합니다. 습식산화막의 특성을 개선하기 위해 짧은 건식산화 공정을 습식산화 공정의 앞, 뒤에 추가하는 Dry-Wet-Dry의 3단계 산화공정도 보편적으로 사용하고 있습니다. 속도 : 습식 > 건식 품질 : 건식 > 습식 두께 : 습식 > 건식 Si의 산화 공정 F1 : 산화제가 산화막 표면에 도달하고 산화막에 용해되는 과정 F2 : 산화막을 통해 산화제가 확산하는 과정 F3 : 실리콘 표면에 도달한 산화제가 실리콘과 반응하여 실리콘 산화..
2023.05.08 -
반도체 8대 공정 - 산화공정 (Oxidation) (2)
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..
2023.05.01 -
반도체 8대 공정 (4) - 금속 배선 공정 - MOL 공정 - 텅스텐 플러그
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..
2023.02.03