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[반도체 소자] PN Junction 1. PN Junction - Junction: 전기적 종류가 다른 두 영역이 만나는 계면 1) PN Junction : P-type, N-type을 접합한 구조 - P-type, N-type을 접합한 경우 캐리어의 농도 차이로 인한 확산이 일어남 접합부의 정공과 전하가 넘어온 캐리어로 인해 상쇄되며 공핍층 형성 P-type 쪽은 정공으로 인해 (+), N-type쪽 은 전자로 인해 (-)로 대전되며 전위차 발생 Buit In Potential 발생 - 공핍층(Depletion layer): free carrier 가 존재하지 않는영역(전자 수=정공 수-> 중성) 공핍층 폭(Wdep) - Buit In Potential(=junction voltage, potential barrier) =kT*ln(Np..
[반도체 소자] 반도체 기초-2 2. 캐리어(Carrier) : 전하 운반자, 정공&전자 (hole & electron) 1) 캐리어의 운동 - 캐리어의 열적 운동: 열에너지에 의한 랜덤 운동-> net 속도=0-> 전류 x - Drift: 외부전계 인가에 의한 운동 - Drift 속도: v(n)=-µ(n)*E v(p)=µ(p)*E 강전계 (10^3V/cm) 이상시 속도 포화-에너지가 격자로 전달되기 때문 - 캐리어 이동도(µ, carrier mobility) : 정공 이동도 µ(p) 불순물 산란(Impurity scattering) 줄어듬-> 이동도 증가 어느 정도 이상 고온 시 이동도 감소- 고온으로 인한 격자진동-..
[반도체 소자] 반도체 기초-1 1. 반도체 : 도체와 부도체 사이 비저항을 가지는 물질 또는 그러한 물질을 이용해 외부 전기신호를 전달, 증폭하는 소자 1) 발전방향 - 무어의 법칙: 반도체 집적도가 1년 6개월마다 2배씩 증가한다는 법칙 인텔의 고든 무어가 1965년에 주장한 후 반도체 기술은 무어의 법칙을 따라 발전해왔다. - 반도체 미세화(Shrink) : 하나의 웨이퍼 당 생성되는 Die 수 증가로 가격 감소 트랜지스터의 채널이 짧아질수록 전자이동거리가 감소해 소비전력 감소, 발열 감소, 성능 증가 - Node: 원래 채널 선폭(게이트 길이)의 절반을 의미 , 그러나 최근에는 공정스케일과 노드 명칭이 일치하지 않고 있으며 회사마다 명칭이 다르다. 2) Si - 원자번호 14 - 최외각 전자 4개, 주위 4개 원자와 결합 - 다..
[반도체 공정]반도체 8대 공정 1. 반도체 8대 공정 1) 웨이퍼 제조 : 디스플레이 및 반도체 회로를 만드는 기판인 웨이퍼를 제조하는 공정 -> Go 2) 산화공정(Oxidation) : 실리콘 웨이퍼 표면을 보호하는 산화막을 씌우는 공정 -> Go 3) 포토공정(Photolithography) : 웨이퍼에 반도체 회로 패턴을 전사해 형성하는 공정 -> Go 4) 식각공정(Etching) : 회로패턴 외의 부분을 깎아내는 공정 -> Go 5) 박막,확산& 이온주입공정(Thin film(Deposition),Diffusion&Implantation) : 전기적 특성을 위한 금속& 회로간 분리와 보호를 위한 절연체 박막을 형성하는 공정 -> Go , 부도체인 실리콘 웨이퍼가 전기적 특성을 갖도록 이온 불순물을 주입하는 공정 -> Go ..
[반도체 공정] 식각공정(Etching)-3 6. RIE(Reactive Ion Etching) 공정 1) 공정 CCP(Capacitively Coupled Plasma type) ICP(Inductively Coupled Plasma type) 평행 평판 구조 그라운드 전극 위에 wafer 위치 두 전극간에 인가된 전계에 의한 방전 코일에 전류를 흘려 자기장 인가, 플라즈마 형성 CCP type bias 따로 인가됨 장: 이온 에너지를 충분히 높일 수 있음 작동 간단, 대면적 가능 단: Plasma density와 Sheath 전압 따로 control 불가 -> 복잡한 구조 etch에 한계 장: Plasma density와 Sheath 전압 따로 control 가능 -> 선택비↑ 이용: Dielectric - 단단한 물질-> 높은 이온 에너지 필..
[반도체 공정] 식각공정(Etching)-2 4. Plasma : 제4 상태의 전기적 성질 가지는 준중성 상태 기체 전자, 이온, 중성 원자, Radical 집합체 - (+), (-) 하전 입자 합=0 -> 전기적 중성 - 집단행동(collective behavior) - 외부 간섭에 의해 고립 특성(sheath) 1) Plasma 생성 - DPP(Discharge Produced Plasma): 특정 물질 환경속 전극 간 대전류 펄스를 흘려 발생 LPP(Laser Produced Plasma): 특정물질에 강한 레이저 광을 집광해 발생 - 전자: Plasma 발생에 가장 중요 인자 - Electron Temp [eV] : 두 전극 양단에 1V를 가했을 때 전자가 가속, Anode 끝단에서 전자의 최대 에너지 분포 평균치 - 평형 상태: 발생되는 ..
[반도체 공정] 식각공정(Etching)-1 1. 식각 공정(Etching) - 이용: STI Etch, Polysilicon Etch, Contact Etch, Via Etch... 1) 주요 영향인자 - Etchant chemical: Selectivity(선택비), 반응물의 boiling point - Plasma power, Ion Energy, Plasma density - Wafer temp 2) 용어 - Etch Rate= x/t 영향: RF power, gas flow rate, pressure, 온도, pattern density 등 각 변수 의존성 단적 표현 어려움-> 실험적 검증 필요 - Etch Selectivity= A Etch rate / B Etch rate - Etch Bias= FICD – DICD (Change of..
[반도체 공정] 산화공정(Oxidation) 1. 산화공정(Oxidation) 1) SiO2 - Amorphous - 연속적인 random network tetrahedral 구조 - 높은 녹는점 - 절연 상수 3.8-3.9 - 에너지 밴드갭 8 - 굴절률 1.46 - Si와의 우수한 식각 선택비 - 밀도 ox< 밀도 si - 이온주입/확산 마스크, 식각 마스크, Isolation에 이용 2. Thermal Oxidation : 고온에서 O2 또는 H2O에 노출하여 oxide를 형성하는 공정 Si 46% 소비 1) 이용 - 얇은 표면 보호막: liner 산화막- 트렌치 측벽 및 바닥 결함 제거, CVD산화막의 불순물이 기판 전이 방지 패드 산화막- 층간 스트레스 완화 희생 산화막- 이온주입에 의한 실리콘 표면 손상 및 채널링 문제 방지 - 게이트 ..

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