반도체 도전기

[반도체 공정] #5. CVD(Chemical Vapor Deposition) 이론

CVD를 설명하기에 앞서, Deposition의 기본적인 개념(Concepts)및 종류(type)를 먼저 설명하고, CVD에 대해 다루도록 하겠다. Basic Concepts of Thin Film Deposition 먼저 박막(Thin Film)의 3대 평가 기준은, Quality, Step coverage, Uniformity이다.Quality(품질): 증착된 막 자체의 밀도, 물리적/화학적 결함 여부, 불순물 농도, 전기적 특성 등을 의미한다.Step coverage(단차 피복성): 모든 영역에 얼마나 촘촘하게 증착되는지를 나타내는 척도로서, 박막이 얼마나 일정한 두께로 덮이는지를 의미한다.Uniformity(균일도): 웨이퍼 전체 면적에 걸쳐 박막의 두께나 물성이 얼마나 고르게 분포하는지를 뜻..

앞서 소개한 사진 공정 이론(1) 파트는 가장 기초적인 포토리소그래피의 원리에 대해 설명했더라면,이번 포스팅은 보다 진보된 몇 가지 기술 및 장비에 대해 소개해보고자 한다. Development Trends (포토 공정 발전 동향) 진보된 기술 및 장비를 소개하기 전 포토 공정의 역사적 흐름을 간략하게 짚고 넘어가자. 위 이미지에서 좌측은 PR 기술의 발전을 보여준다. 사진 공정 이론 (1)에서 포스팅 했었던 것처럼 Negative PR은 이제 구시대의 산물이다. Positive photoresist → Chemical amplification(CAR) → Advanced photoresist 순으로 발전해왔다. 중앙은 패턴의 선폭이 줄어든 과정을 보여주고, 10㎛에서 시작해 100nm 이하로 끊임없이..

Photolithography는 Photo(사진) + litho(석판) + graphy(인쇄)의 합성어다. Photo는 Photoresist(감광제, PR)이며 기원전 4000~5000년 전, 이집트에서 미라를 오랜기간 보존하기 위해 바르던 유기 물질이다. Lithography는 석판에 글씨 또는 그림을 새기는 것으로 기원전 10000~20000년 전 동굴 벽화를 생각하면 이해하기 편할 것이다.리소그래피의 핵심 중 하나는 여러 번 옮겨 찍을 수 있다는 것이다. Lithography 리소그래피의 종류는 다양하다.먼저 Photolithography(이하; 포토리소그래피)는 빛을 이용하고, 이 빛을 옮기는 방식에 따라 기존 포토리소그래피를 보완한 여러 기술들이 존재한다.X-ray, E-beam, Ion b..

이온 주입을 설명하기 전, 알아두면 좋은 몇 가지 기초 개념 및 파라미터에 대하여 간단하게 설명하고, 이온 주입에 대해 설명하겠다.우선 어떤 물질이건 에너지 상태가 낮은 것이 더 안정한 상태이다. 전자와 hole도 가급적 낮은 에너지 상태로 가려는 경향이 있다.Conduction band(E_C, 전도대): 전자가 거의 다 비어있는 상부의 에너지 밴드이다. 즉 전자가 들어갈 수 있는 높은 에너지 영역을 의미하고, 컨덕션 밴드에 있는 전자들은 낮은 에너지 상태로 가려고 한다. 그렇기에 컨덕션 밴드의 아랫쪽에 전자가 모여있게 된다. 다시 말해 대부분의 전자는 컨덕션 밴드의 최소값에 모이고, 이 최소값을 E_C라고 한다.Valence band(E_V, 가전자대): 전자가 꽉 차있는 하부의 에너지 밴드이다. 전..

산화공정(Oxidation) 이론(1)에 이어서 남은 이론에 관해 설명하겠다. Factors Affecting Oxidation Rate (산화 속도 영향 인자) Deal Grove Model식의 파라미터(A, B, τ)들은 각종 변수들에 의해 값이 변한다.온도 (Temperature)산화제 종류 (Oxidation Species: Dry vs Wet)압력 (Pressure)결정 방향 (Orientation)도핑 (Doping)분위기 가스 (Gas Ambient: Cl2 등) Temperature & Oxidation Species 모든 속도 상수(B, B/A)는 온도에 대해 지수함수적으로 증가하는 아레니우스 거동(Arrhenius Behavior)을 나타낸다. 이때 왜 속도 상수들이 아레니우스 거동을 ..

반도체에서 산화막을 만드는 방법은 크게 열산화(Thermal Oxidation)공정과 증착(Deposition)으로 나뉜다. 두 방법의 차이점은열산화 공정은 실리콘 기판(Si)을 소모하면서 산화막을 성장시키는 방법이고,증착은 기판을 소모하지 않고 외부의 가스와 반응시켜 마치 도로에 눈이 쌓이는 것처럼 산화막을 쌓아 올리는 방식이다.그리고 증착은 산화막 뿐만 아니라 다양한 물질을 증착시킬 수 있다. 본 포스팅에서는 열산화(Thermal Oxidation) 공정을 다룰 것이다.열산화 공정은 크게 Wet Oxidation(습식 산화)와 Dry Oxidation(건식 산화)로 나뉜다. 그리고 산화막은 웨이퍼 표면 뿐만 아니라 금속 배선 공정에서 쓰이는 층간 절연막이나 도핑 마스크로 쓰이는 등 여러 방면에서 사용..

현대 반도체 공정은 대부분 진공 챔버 내에서 진행되기 때문에 진공에 관한 지식은 선택이 아닌 필수 요소이다.산화(Oxidation), 식각(Etch), 증착(Deposition) 등 주요 공정들이 대기압보다 낮은 압력 환경을 요구하는 이유는 단순히 공기를 제거하는 것을 넘어, 공정의 재현성과 정밀도를 확보하기 위함이다. 본 포스팅에서는 반도체 제조의 가장 기초가 되는 진공의 물리적 정의와 필요성, 그리고 이를 구현하기 위한 펌프 시스템에 대해 ISRC교육에서 배운 것들을 이론적으로 정리한다. 1. Properties of Vacuum 진공이란?진공이란, 대기압보다 낮은 상태의 압력을 의미한다. 구체적으로 분자의 밀도가 대기 밀도인 2.5⨉1019 cm-3 보다 작은 경우를 의미한다.즉 펌프를 이용하여 ..

안녕하세요. 저는 화학공학을 전공하며, 반도체 공정 엔지니어를 꿈꾸고 있는 학부생입니다.우선, 제 블로그를 방문해 주셔서 감사합니다.이 블로그는 제가 전공 수업이나 외부 전문 교육, 혹은 박람회 등을 통해 배운 반도체 관련 지식들을 복습하고 저만의 언어로 깊이 있게 정리하기 위해 시작되었습니다. 단순한 정보 전달이 아닌 '왜(Why)' 이런 결과가 나오는지 혹은 왜 이러한 방법을 사용하는지에 대한 공학적 고민의 흔적들을 담으려 합니다. ● 대략 이런 내용들을 기록해 나갈 예정입니다1. 전문 교육 과정 정리: 외부에서 이수한 반도체 관련 이론 및 실습 내용을 제 나름대로 상세히 기록합니다.2. 화학공학적 관점의 분석: 학부에서 배운 여러 전문 지식을 바탕으로 반도체 핵심 공정의 메커니즘을 분석해보려고 합니..