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PVD 중에는 Evaporation과 Sputtering이 있었습니다. 오늘은 Sputtering에 대해서 알아보겠습니다. sputtering은 target을 깨부숴 깨어져 나온 target material을 증착시키는 방법입니다. 1. 중성 gas (Ar)을 투입하고 E-field로 Ar+ 이온을 생성해줍니다. 즉, 플라즈마를 형성해 줍니다. Ar을 사용하는 이유는 반응성이 낮은 물질이기 때문입니다. 따라서 wafer나 target과 결합하지 않고 깨는 역할만 충실히 해주기 때문입니다. 2. target이 있는 쪽에 음극(Cathode)을 걸어줍니다. 고 에너지의 Ar+ Ion이 가속되어 target과 충돌합니다. wafer가 있는 쪽에는 양극(Anode)가 걸려 있습니다. Ar+ Ion이 wafer ..

PVD에는 Evaporation과 Sputtering이 있었습니다. 그 중 Evaporation에 대해서 알아보겠습니다. Evaporation 공정은 고진공 환경속에서 증착하고자하는 물질을 증발시켜 wafer에 증착시키는 공정입니다. Al, Al2O2, SiO2, Ni-Cr 등 다양한 물질들을 증착시킵니다. 증착속도가 매우 빠르다는 장점을 가지고 있지만 이것 뿐입니다. step coverage, uniformity, adhesion 다 좋지 않습니다. 게다가 고진공까지 잡아줘야 합니다. 거의 연구실에서 사용하는 공정입니다. 이런 물질들을 증발을 시키는데 어떻게 에너지를 전달할 것이냐에 따라서 나뉩니다. 열로 증발을 시키면 Thermal Evaporation E-beam으로 증발을 시키면 E-beam Ev..

Deposition 배선 공정에서 우리는 Al을 데포해왔었습니다. 하지만, 미세화로 인해 RC delay를 줄여야 했습니다. 알루미늄 보다 비저항이 적은 구리가 선택이 되었습니다. 은은 너무 비싸기 때문에 비용문제가 있습니다. 알루미늄은 기존의 방식인 데포 후 dry etching을 통해 제거해주지만 구리는 에칭이 되지 않고, 도금의 방법으로 데포해주어야 합니다. 그 전에는 구리를 가지고 반도체를 만들 기술도 부족했고 알루미늄 정도의 비저항이면 충분했습니다. 이제는 기술도 좋아지고 구리를 써야만 하는 상황에 온 것이지요. 그 기술이 다마신 공정법입니다. 다마신 공정법에는 CMP 공정이 필수적이기 때문에 CMP 공정이 대두되고 있는 것이지요.

PVD는 물리적인 에너지를 인가하며 증착하는 방법입니다. 어디에 인가를 하느냐? 내가 증착하고자 하는 물질에 인가를 합니다. 이 가해진 에너지는 운동에너지로 변하여 물질이 증기가 되어 웨이퍼에 달라붙습니다. 그럼 어떤 에너지를 인가하느냐? 열을 인가하거나 이온빔을 인가합니다. 열을 가해주게 되면 Evaporation이 되는 것이고 이온빔을 가해주면 Sputtering이 되는 것입니다. Evaporation 열을 인가해 증착시키는 방법이며 Sputtering에 비해 불순물 농도가 낮습니다. 고진공, 고온 공정입니다. Sputtering Ion Beam을 조사합니다.(Ion, 중성입자들을 조사합니다.) plasma를 형성해야하며 고전압이 필요합니다. 대신 저온 공정입니다.

플라즈마 도핑은 ion-implantation의 결정격자 파괴를 극복하고자 만들어진 도핑 방법입니다. 또한 균일한 도핑이 가능합니다. 그러나 단점이 있어서 개발 중에 있습니다. (하지만 거의 자료가 없는 걸 보아 잘 쓰지 않는 도핑 같습니다.) (단점이 무엇인지도 찾아볼 수 없어 생각해보니 아마 도핑해주는 힘이 약해서 그렇지 않을까 싶습니다.) 아무래도 직접 쏘는 것이 아니라서 격자 구조를 많이 해치지 않죠. 하지만 격자 구조를 많이 해치지 않는다는 것은 그만큼 넣어주는 힘이 약하다는 것이 되겠죠. 또한 이 역시 격자 구조를 완전히 안해치지 않기 때문에 결국 열을 가해주여야 합니다.

도핑공정의 대표주자 Diffusion 공정과 Ion implantation을 비교해보겠습니다. Diffusion Ion implantation 도핑 방법 확산을 이용한 Two step process(Predeposition + Drive-in) Ion implantation + Annealing 장점 확산 방정식을 이용한 정확한 깊이 측정 Throughput 높음(Batch process) Lateral diffusion 감소 Abrupt juncion 형성 가능 정확한 Profile 형성 저농도 doping 형성 가능(저항 형성) 저온 공정 단점 긴 drive-in 시간 필요 Lateral diffusion 큼 고온 공정 고체 용해도에 의해 제한 받음 damage 발생 - Annealing 필요 비싼 ..

도핑 공정에는 크게 확산 공정과 Ion implantation이 있었습니다. 오늘은 Ion implantation에 대해서 알아보겠습니다. Ion implantation은 확산공정의 단점을 보완하기 위해 만들어졌습니다. IC 사이즈가 작아지면서 확산공정의 Lateral diffusion이 문제가 됩니다. 옆으로 퍼지면서 IC 사이즈에서 손해를 보거나 overlapping이 일어나게 됩니다. 따라서 옆으로 퍼지지 않고 깊게 도핑을 해주는 Ion implantation이 나오게 되었습니다. Ion implantation은 강한 에너지와 많은 도즈량을 통해 스캔속도를 낮추고 깊은 접합을 형성할 수 있습니다. 자기장을 통해서 Ion source에서 원하는 Ion들만 선별하고 전기장을 가해주어 Ion을 가속해 w..

도핑이 많이 되었는지 적게 되었는지 구분하는 명명법이 있습니다. 정하기 나름이고 시대에 따라 다르지만 일반적인 명명법을 알아보겠습니다. 또한, 이는 실리콘에서의 명명법입니다. 1014 1014~1016 1016~1019 1019 n-- n- n n+ Si의 ni = 1010/cm3입니다. np = ni2 이기 때문에 n은 1020/cm3 까지 들어가게됩니다.