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[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 .. 공감수 0 댓글수 0 2021. 4. 17.
[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.. 공감수 2 댓글수 0 2021. 4. 17.
[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 .. 공감수 0 댓글수 0 2021. 4. 14.
[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.. 공감수 1 댓글수 3 2021. 4. 9.
[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 .. 공감수 0 댓글수 0 2021. 4. 8.
[반도체 공정] CMP 공정 1. CMP(Chemical Mechanical Planarization) : 화학. 물리적 작용을 이용해 단차를 완화 or 불필요한 박막 제거하는 연마 공정 이용- STI, W Plug, ILD 산화물, Damascene.. 1) 필요성 : 반도체의 고집적. 고성능화 따라 완벽한 평탄화 요구됨 -하부층 단차-> 상부 단차-> 저항, metal open 야기 -Metal 단차-> PR두께 단차, 난반사-> PR 패턴 불량 2) 공정 - Polishing Rate, Planarity, Uniformity, 선택비(Dishing&Erosion) 중요 단차따라 Head에 의해 가해지는 압력 변화-> 연마 rate 변화 - RR(Removal Rate): RPM & Pressure 에 비례 - 패드(Pad): .. 공감수 1 댓글수 0 2021. 3. 31.
[반도체 공정] 배선공정(Metallization)-2. 실리사이드(Silicide) 4. 실리사이드(Silicide) : 단결정 Si과 metal의 compound Poly-Si위에 형성시킨 silicide를 polycide라고 부르기도 함 소자의 소스/드레인 영역, 게이트 배선의 저항을 낮추기 위한 공정 - Shallow Junction이 Source Drain 저항을 증가, Contact Area 감소가 Contact 저항을 증가 , 좁은 Gate Width가 Poly Si Electrode 저항을 증가시키기 때문에 낮은 저항의 Silicide가 중요 - Semi-Metal 간shottky contact 해결 고온 잘 견뎌 국소 배선에 적용 낮은 비저항, 열 안정성이 필요 1) 살리사이드(Salicide,Self Aligned Silicide) : Metal이 Si과만 반응하는 것을.. 공감수 1 댓글수 0 2021. 3. 28.
[반도체 공정] 배선공정(Metallization)-1 배선공정(Metallization) : 금속 배선을 만드는 공정, TSV 형성이 포함됨 Via, Plug, Interconnection - 국소 배선: 피치가 좁고 근거리 간 배선 , 저항 높음, Termal budget으로 인해 높은 녹는점 필요 광역 배선: 피치가 넓고 먼 거리 간 배선, 저항 낮음 1. 금속 박막 특성 - 낮은 저항 Resistance(R)= ρ * L/A = Rs x N *Rs= Sheet Resistance, N=L/W Sheet Resistance- 회로 설계자가 공정과 관계없이 레이아웃의 N만 정의하면 R을 정의해줄수 있어 편리 Capacitance(C)=ε* L/S RC delay - 회로지연시간= R*C 배선 단면적(A) 감소-> 저항 증가 배선간 간격(S) 감소- 기생 .. 공감수 1 댓글수 1 2021. 3. 26.
[반도체 공정] 박막공정(Thin film, Deposition)-4 5. PVD(Physical Vapor Deposition, 물리 기상 증착) : 금속 증기를 이용한 물리적 방법을 통한 증착 방법 1) 장점: 저온공정, easy, safe, 저렴 단점: Step coverage 나쁨 2) 종류 1. Evaporation(진공증착) - Thermal Evaporation, E beam Evaporation - 장점: Sputtering보다 빠름 - 단점: 매우 고진공(10^-3~10^-6)-우수한 막질, 증발된 입자의 산화 방지 위함 -> 입자의 직진성으로 인해 단차 피복성 떨어짐 (거의 사용 x) -> 기판 가열로 입자의 표면 이동도 상승시킴 or 기판 회전으로 약간 개선 가능 2. Sputtering - 불활성 기체인 아르곤 가스가 플라즈마 형성-> 아르곤 이온이 .. 공감수 0 댓글수 0 2021. 3. 26.
[반도체 공정] 박막공정(Thin film, Deposition)-3 4. HDP-CVD(High Density Plasma CVD) - STI, IMD, ILD 등에 이용 - CVD증착과 Sputter식각을 동시에 진행 (Dep-Etch-Dep)n 저압: 식각 효율 위해 식각시 사용하는 이온의 직진성 확보 위함 -> But, 저압 시 플라즈마 밀도 저하 -> 고밀도 플라즈마와 높은 이온 에너지를 통한 직진성 확보가 가능한 ICP 주로 이용 반응물의 입사각 45°에서 가장 식각 속도 높음 -> 패턴 위로 삼각형의 박막 형성 - 장점: 우수한 Gap fill 특성 Dopant Control 용이 단점: 느린 속도 Sputtering으로 인한 온도 증가-> 냉각 필요 플라즈마로 인한 표면 damage 5. MOCVD(Metal Oxide CVD) - 디스플레이, 화합물 반도체.. 공감수 1 댓글수 0 2021. 3. 25.
[반도체 공정] 박막공정(Thin film, Deposition)-2 3. CVD (Chemical vapor deposition, 화학 기상 증착) : 기판 표면에서 기체 반응 가스 (전구체)의 화학반응을 통한 증착 방법 1) 반응 - Gas phase reaction (Homogeneous, 균질 반응): Gas phase에서의 반응으로 solid 생성 후 wafer 표면에 부착됨 균일도, Particle 문제 Solid surface reaction(Heterogeneous, 이종 반응): wafer 표면에서 반응해 박막으로 증착됨, 바람직 - Reaction - 크게 3 단계로 이루어짐 : Mass Transfort-> Surface rxn-> Surface desorption Mass Transfort(질량 전달): 반응 가스가 대류에 의해 챔버 내로 유입 -> .. 공감수 0 댓글수 1 2021. 3. 4.
[반도체 공정] 박막공정(Thin film, Deposition)-1 1. 박막 공정 : 1 µm이하 얇은 두께 필름을 화학적, 물리적 방법을 통해 증착하는 공정 1) 분류 - 기상: PVD, CVD - 액체: 도금, 졸. 겔 2) 주요 인자: 원소, 진공 , 압력, 온도 3) 증착속도 - 압력, 온도, 가스량, 플라즈마 등에 의존 2. 품질 특성 1) 박막 결정 구조 : 결정구조, Grain Size(결정립), Defect -결정구조: Epitaxy-단결정/대부분의 금속-다결정/SiO2-비정질 기판에 흡착된 흡착 원자(Adatom)의(Adatom) 이동도에 의존 -Grain Size(결정립): 박막 두께, 증착 온도와 비례 입자의 표면 모빌리티 증가 때문 증착 초기 온도가 최종 결정입계 크기 결정에 중요 역할 2) Adhesion(접착력) - 물리적 흡착-> 약함 화학적.. 공감수 1 댓글수 0 2021. 3. 2.
[반도체 공정] 세정공정(Cleaning)-3 3) 기계적 세정 - Back-End Proces는 금속의 용해, 부식 위험으로 주로 기계적 세정 사용 - Scrubbing: 회전하는 스크럽 브러시를 이용해 표면 미립자(>1um) 제거 Surface scratching 유의 - High Pressure Fluid Jet: DI water or Organic solvents를 고압 분사 Shear forces effectively dislodge submicron particles penetrate into dense topography - Dry Ice Snow: 액체 CO2가 표면에서 dry ice snow 형성, 불어서 날림으로서 오염물질 제거 - 울트라 소닉, 메가 소닉: 초음파 에너지를 이용한 세정 자동화가 용이, 미세한 구조에도 침투해 정밀 .. 공감수 0 댓글수 0 2021. 2. 28.
[반도체 공정] 세정공정(Cleaning)-2 2. 습식세정법 표준 웨이퍼 클리닝에 사용된 화학 물질은 지난 30년 동안 크게 변하지 않음 1) RCA Cleaning (산업 표준 습식세정과정) : 미국 RCA사에서 개발 과산화수소(H2O2)를 기반으로 수산화암모늄(NH4OH), HCl을 이용해 유기. 무기물을 제거하는 방법 세정 후 공기 노출 최소화로 산화막 성장 및 오염 재부착 방지 소자 미세화로 세정액의 농도, 온도 낮아지는 추세 Front-End Process SC1->QDR-> SC2-> QDR-> DHF-> QDR SC-1 (APM, 암모니아 세정) NH4OH, H2O2, H2O (일반적 1:1:5) Organic, Ⅰ/Ⅱ 족 금속, Particle제거 H2O2를 통한 산화 후 NH4OH를 통한 식각 후 박리로 오염 제거 60℃ 이상의 고.. 공감수 3 댓글수 1 2021. 2. 27.
[반도체 공정] 세정공정(Cleaning)-1 1. 세정공정(Cleaning) : Wafer 표면 오염을 방지, 또는 제거함으로써 후속 공정 진행을 용이하게 하고 , 반도체 소자의 전기적, 물리적 특성을 향상 소자 제조 공정 중 약 20%를 차지-Pre/Post cleaning 소자의 고집적화에 따른 공정 수 증가로 중요도 증가 주요인자: Chemical element & Composition Ratio, 세정 순서, 온도 UCT(Ultraclean Clean Technology) - Ultraclean Wafer Surface - Ultraclean Processing Environment - Perfect Parameter Controlled Process 1) 오염 종류 Particle 대기 중에 떠있는 먼지, 장비나 사람에게 발생하는 먼지 입.. 공감수 3 댓글수 0 2021. 2. 25.
[반도체 공정] 도핑공정(Ion implantation)-2 4. 이온주입 분포 1) 가우스 분포 함수 - Range(R): Ion이 멈출 때까지 거리 - Projectied Range(Rp): Ion 주입 방향 평균 투과 범위 Projectied Struggle(△Rp): 주입 방향 통계적 변동 Projectied Lateral(△Rￌ): 주입에 수직 한 방향 분포, 소형화 한계 2) 이온 정지 이론 - Nuclear Stopping: Ion이 격자 원자의 핵과 충돌 격자 손상 발생 Electron Stopping: Ion이 격자원자의 전자와 상호 작용 - 무거운 이온, 작은 이온 에너지-> Nuclear Stopping 가벼운 이온, 큰 이온 에너지-> Electron Stopping - 이온 주입 손상 : 주입된 이온이 원자핵과 충돌-> 결정 원자가 격자 위.. 공감수 1 댓글수 0 2021. 2. 22.
[반도체 공정] 도핑공정(Ion implantation)-1 1. 도핑 공정(Doping) : 불순물을 넣어 소자가 전도성 갖도록 활성화시키는 공정 주요 영향 인자: Atomic element, Ion E, Dose, tilt 이용: Well, LDD, Gate ox LDD(Lightly Doped Drain): 미세화에 따라 소스/드레인 간격 감소하며 내부전계 증가 -> Hot carrier 발생-> 게이트 산화막 뚫고 지나가 소자의 열화 촉진 방지 위해 채널과의 경계면에 LDD 형성-> 채널 영역과 경계의 전계 세기를 감소 소스/드레인의 높은 도핑농도와 채널의 낮은 도핑농도 사이의 농도 가짐 1) Dopant : 도핑에 사용하는 불순물 - P-type: 최외각 전자 3개 Si에 주입 시 전자 3개는 공유결합하고 전자 1개가 빈 상태-> Acceptor 3가 B.. 공감수 2 댓글수 0 2021. 2. 21.
[반도체 공정] 포토공정(Photolithography)-3 6. RET(Resolution Enhanced Technology) - 포토공정 KPI: Resolution(분해능)- 구현 최소 크기 DOF(초점심도)- 초점 여유도 DOF margine 넓다=어느 정도 초점 흔들려도 비교적 선명한 pattern 현상된다. - Trade off관계 : Resolution(R)=k x λ/NA DOF~λ/(NA)^2 - 이론 한계: k1= 0.25 λ= EUV(13.5nm) NA=1.0 - R 향상 방법: 단파장화, 렌즈의 고 NA화, k 감소(OPC, PSM..) 1) λ, 단파장화 EUV(13.5nm) - 장점: 분해능 향상, Uniform, DP 사용 x-> 비용 절감 - EUV 핵심: Laser 광원 바로 만들어지지 x LPP(Laser Produced Plas.. 공감수 1 댓글수 0 2021. 2. 19.
[반도체 공정] 포토공정(Photolighography)-2 3. Mask(=Reticle) : 반도체 회로정보담고있음 - 낮은 열팽창계수, 기판의 높은 투과율, 차광막의 낮은 투과율, 내구성이 요구됨 1) 종류 투과형: 빛을 투과시키는 투명 Quarz 기판에 금속막을 통해 빛을 차단하는 형태 금속막은 일반적으로 Cr을 이용 E-beam Lithography를 통해 제작한다 반사형(EUV): EUV는 대부분의 물질에 의해 흡수되므로 반사형의 마스크가 필요하다. Multilayer로 이루어진다. 2) Pellicle(펠리클) : Photo Mask의 표면을 대기 중의 Particle로 인한 오염으로부터 보호 펠리클 표면에 이물질이 묻어도 초점거리에서 벗어나게해 공정에 영향을 미치지 않게함 알루미늄 프레임에 셀룰로오스 등의 박막이 부착됨 - 반도체 제품 생산 수율 향.. 공감수 0 댓글수 0 2021. 2. 18.
[반도체 공정] 포토공정(Photolithography)-1 1. Photo (=Lithography) 공정 : Etching, Implantation 위한 패턴 전사하는 노광공정 반도체의 꽃! 작은 패턴 결정 1) Photo room(=Yellow room) : 포토공정은 노란 조명에서 이루어짐 PR이 강한 에너지인 흰빛에 반응하기 때문이다. 2) 분류 : Opical(photolithography), Radiation(x-ray, 전자빔), Non-optical(차세대) 가장 중요한 것=광원! Photo종류는 파장 따라 나뉨 - 수은 Lamp (NUV,자외선 광원): G-line(457nm), I-line(365nm) - Excimer laser (DUV,원자외선 광원)- KrF(248nm), ArF(193nm), ArFi(~38nm) - EUV(극자외선, 1.. 공감수 3 댓글수 0 2021. 2. 17.
[반도체 공정] 웨이퍼(Wafer)-3 7. Wafer defect 1) Defect의 종류 : Point defect Line defect- Edge/ Screw Dislocations Plane defect-Stacking fault, Twin Volume Defects -문제: 소자의 전기적 특성 떨어짐, 제대로 동작하지 못함 Dislocation경우 원자배열층 어긋나 기계적 스트레스 많이 받기 때문에 신뢰성 떨어짐 2) Crystal defects Grown-in defects - DZ(Denuded Zone): Defect가 존재하지 않는 구역 - Macro defects: Dislocation, OISF, Air Pocket - Micro defects : BMD, COP, FPD, LSTD... OP(Oxygen Precipita.. 공감수 0 댓글수 0 2021. 2. 17.
[반도체 공정] 웨이퍼(Wafer)-2 4. Wafer Preparation 웨이퍼는 잉곳을 Slicing 한 원판의 표면을 연마하여 만들어진다. 잉곳: Si 단결정 기둥 1) 잉곳(Ingot) 제작법 - CZ(Czovhoralski) method Floating zone method 두가지 방법이 있으며 Floating zone method가 더 고순도의 잉곳 제작이 가능하가 공정 비용으로 인해 대표적으로 CZ(Czovhoralski) method가 사용된다. CZ(Czovhoralski) method : 크게 세 단계 Growing-> Shaping-> Polishing로 이루어진다. 1.Polysilicon Charging in Crucible 2.Polysilicon Melting(1400도)- 단결정 위해 매우 고온이 필요 3.Cry.. 공감수 0 댓글수 0 2021. 2. 16.
[반도체 공정] 웨이퍼(Wafer) -1 1. Wafer란? : 태양전지, 디스플레이 및 반도체 회로를 만드는 기판 - Foup(박스), Lot(wafer 25매) - 최근 단결정 Si {100} 300mm(12”) 주로 사용 결정면 (100) 사용 이유- Die sawing 유리- (111)은 방사형으로 쪼개짐 불포화 결합농도와 경계면 Trap낮음 전자 mobility (100)>(111)>(110) 2. 종류 1) 기반 물질에 따른 분류 - 실리콘: P-type/N-type 비실리콘: Ge, 석영, 사파이어 등 2) Si Wafer의 공정에 따른 분류 - 연마 웨이퍼: 한쪽 면 또는 양면을 연마 실리콘 웨이퍼 중 가장 보편적 12인치 이상부터 양면 연마 웨이퍼가 주로 쓰인다. - 에피 웨이퍼: 고온에서 기존 웨이퍼 표면 위에 고순도의 단결정.. 공감수 0 댓글수 0 2021. 2. 14.

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