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[청년 Hy-Po 4기] 강의노트 작성하기 - 반도체 공정 5편
안녕하세요!
SK 하이닉스 청년 Hy-Po 4기 교육생이자 서포터즈 2기로 활동중인 교육생 김세영입니다!
이번편은 미션은 아니지만, 저번 미션 5에서 말씀드렸던 반도체 공정의 강의노트 후속편들을 정리해보려고 합니다!
단순히 핵심만 집중적으로 공략하려고 해요!
그냥 제가 복습하고 공부하면서 작성하는 강의노트라고 생각하시면 될 것 같습니다😁😁
이번편은 반도체 공정의 5번째 편인 "Deposition" 입니다!
그럼 바로 시작해볼까요?
📝 증착 공정 (Deposition)
- 원하는 분자 or 원자 단위의 박막을 입히는 공정
- 박막 : 회로 간의 구분과 연결, 보호 역할을 하는 1um 이하의 얇은 막
- 반도체 미세화로 인해 더 다양한 물질로 더 얇은 막을 쌓는 것이 중요해짐
📝 증착 방법
- 물리기상증착법 (PVD, Physical Vapor Deposition)
- 금속 증착에 주로 사용
- Evaporation
- 열로 증착 물질을 기화시키는 방식
- Thermal Evaporation
- E-beam Evaporation
- Sputtering
- Plasma 상태의 Ion을 target에 충돌시켜 물리적으로 뜯어 내서 증착시키는 방식
- DC / RF sputtering
- Magnetron sputtering
- Reactive sputtering
- 화학기상증착법 (CVD, Chemical Vapor Deposition)
- 실리콘, 유전체 증착에 주로 사용
- PVD 보다 Step coverage가 좋음
- APCVD
- 저렴하고 간단
- 빠른 증착속도
- 저품질 필름 (Bad Step Coverage)
- 저온, 평평한 산화막
- LPCVD
- 고품질 필름
- 높은 생산량
- 고온 공정 (CVD 중 가장 높음)
- 느린 증착속도
- batch type : Poly-Si, SiO2, Si3N4
- single wafer type : 나머지 물질
- PECVD
- 저온 증착 가능
- 빠른 증착 속도
- 저품질 필름
- IMD 증착
- Passivation 증착
- HDPCVD
- Gap filling 특성 우수
- 저온 공정에서 고품질 산화막
- 플라즈마 데미지
- 불균일한 증착 (전기장의 퍼지는 성향)
- Shallow Trench Isolation (STI)에 적합
- IMD 증착
- ALCVD
- 고품질 필름 & Step Coverage
- nm 단위의 박막 두께 조절 가능
- 낮은 생산량
- 게이트 유전막 증착
- Interconnect 증착
- ALD
- 원자층을 한층한층 쌓아 올려 막을 형성하는 증착 방식
- 첫 전구체 투입 → 두번째 전구체 투입 → 화학 반응 → 불필요한 물질 제거
- CVD VS ALD
| CVD | ALD |
| 전부 동시에 주입 | 순차적으로 전구체 가스 주입 |
| 열분해 O | 열분해 X |
| 반응성 상관 X | 전구체 : 반응성 큼 |
| 열분해, 산화 & 환원에 의한 반응 | 리간드 교환, 해리에 의한 반응 |
📝 PVD vs CVD vs ALD 차이 비교
- PVD
- 저온 공정, 안정적
- 고품질 박막에 유리
- 불순물 오염 정도가 낮음 (진공)
- 증발을 이용할 경우 증착 속도가 느림
- 박막 접합성이 좋지 못함
- 고가의 장비 이용
- CVD
- 기판 접합성이 좋음
- 비교적 저렴한 장비
- 박막 품질 및 도포성 우수
- 고온공정 (재료 선택의 문제 발생)
- 불순물 오염정도 높음
- 박막 두께 조절 어려움
- ALD
- 박막 도포성 우수
- 박막 두께 조절이 쉬움
- 불순물 오염정도가 낮음
- 박막 성장 속도 느림
- 공정 온도 제어 어려움
- 챔버 크기 및 비용 문제
📝 증착 공정 파라미터
- 균일도 (Uniformity)
- 증착 과정에서 물질이 얼마나 균일한 두께로 생성되었는지 표현하는 수치
- 웨이퍼 전체를 기기에 넣고 진행하기 때문에 웨이퍼 지점 별 두께가 다르게 생성될 수 있음
- 균일도가 높을수록 웨이퍼 전 영역에 골고루 물질이 도포
- 스텝 커버리지 (Step Coverage)
- 웨이퍼 표면에 단차나 뾰족한 부분이 존재할 경우 박막의 두께가 균일하게 생성되지 않을 수 있음
- 증착이 이뤄지는 울퉁불퉁한 표면의 상단 부분 막질과 하단 부분 막질의 두께 차이 혹은 상단 부분 막질과 측벽 막질의 두꼐 차이를 말하는 것
- 1에 가까울수록 상단부와 하단부의 차이가 적다는 의미
- 1보다 작은 경우 하단부나 측벽의 두께가 얇게 생성된다는 의미
- 갭 필 (Gap fill)
- 빈 공간 (Gap)을 얼마나 잘 채우는지 나타내는 특성
- 갭 필 특성이 좋지 않으면 내부에 공동(Void)이 생기게 되고 추후 구조물이 무너질 위험이 있음
- 반도체 위에는 수많은 요철이 있고 증착 과정에서 이 영역들을 꽉 채울 수 있다는 보장이 없음
이렇게 해서 반도체 공정 5편! Deposition 공정에 대한 핵심 정리가 끝났습니다!
앞으로 반도체 공정에 관련된 개념 정리는 아직 남았으니까.. 앞으로도 기대해주세요~!!!😋😋😋
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