Thin film process 박막공정 보고서 반도체 공정 : 박막공정 순서

Thin film process 박막공정에 대해서 조사해보았어요

박막공정의 정의, 박막공정진행 방식, 방막의 필요조건, 박막공정에 사용되는 장비, 장비를 만드는 회사에 대해서 조사를 해봤어요.

박막공정 보고서를 작성 해봤습니다. 

 

1.박막공정의 정의

2.박막 공정진행 방식

3.박막의 필요조건

4. Aspect ration과 Step coverage 필요 장비

5.장비를 만드는 회사

 

1.박막 공정의 정의

박막이란 두께가 1um 이하의 막질을 말한다.

-Wafer 위에 원하는 원자/분자 단위의 물질을 입혀 원하는 전기적 특성을 가지도록 하는 일련의 과정

-독자적인 재료의 성질을 나타내게 하는 과정

-일반적으로는 국소 부위가 아닌 Wafer 전면에 물질 도포 à 향후 patterming 필요

-물리적 증착 / 화학적 증착 방식으로 분류한다.

2.박막 공정 진행 방식

진공증착

:증착할 물질을 녹이는 에너지원으로 e-beam / heating 따라서 진행한다.

:물질을 녹여서 진공 상태에서 증발 시켜서 증착한다.

-화학 기상 증착 CVD

:전구체(증착하고자 하는 물질을 포함하는 반응 가스)라 부르는 기체 상태의 분자를 기체 표면에 고체 상태의 필름 형태로 변환시키는 화학반응을 이용한다.

 

CVD의 원리는

반응 가스가 대류에 의해 증착 영역으로 이동하면 à 웨이퍼 표면의 경계층을 통해 반응 가스의 확산과 이동한다 à 웨이퍼에 표면에 반응물이 흡착하고 à 표면 반응을 통해 분해,반응, 이등, 고착 한다 à 웨이퍼 표면에서의 부산물의 탈착(기체) 하고 à 경계층을 통해 부산물의 확산과 이동한다음 à  대류에 의해 증착 영역에서 부산물의 배기물질 전달과 표면에서의 반응 속도에 따랄 전체 반응 속도가 제어된다.

도금<-Cu금속 배선시 사용

졸,겔 : SIO2를 액상으로 만들어서 증착하고 온도를 줘서 curing을 해주면 solvent들이 빠져나가 박막 형성

 

 

 

 

3.박막의 필요조건

1) 우수한 물질 특성

-도체(금속) : 저저항, 부도체(절연막) : 절연성 등의 기본 특성

-목적에 따라 경도, 밀도, 순도 등을 조절가능

 

2) 기판(Wafer)과의 점착력

-공정이 진행되는 동안 Wafer(혹은 하부 물질)에 그대로 부착

-점착력 : 이를 나타내는 정도, 물질 간의 성질에 따라 변화

 

3) 열적, 화학적 안정성

-반도체 공정의 많은 부분을 차지하는 고온 공정에서도 성질 유지

-Cleaning, Photolithography 공정을 진행하는 동안 사용하는 산/염기성 화학 약품 사용 시에도 성질 유지

 

4) 패턴 형성의 용이성

-Thin film : 국부적 증착이 어려움 à 향후 Patterming 진행

-식각 공정이 용이한 물질 필요

 

5) 높은 신뢰성

-장시간 사용 후에도 처음 상태와 유사한 물질 특성 보유 필요

-Electrmigration(도체), Time-Dependent-Dielectric-Breakdown(부도체)등과 같은 신뢰성 문제 대두

 

6) Low cost

-위의 모든 조건을 만족하더라도 고가의 재료일 경우 양산화 어려움

4.Aspect ration과 Step coverage

박막공정을 평가하는 항목에는 step coverage가 있다. 직각형태가 되어야 좋다.

Aspect ration (A/R) : 어떠한 pattern의 종횡비를 나타내는 용어다.

Step coverage (S/C) : 수직방향과 수평방향 간 증착 비율의 균일도를 나타내는 척도다.

APPENDIX : Film의 특성 평가 항목으로는

기본적 성질로는 생성 속도, 막 두께 측정, 막 조성, 굴절률, Etching속도, Step coverage, Crack, Pinhole, 밀도, 반사율이 있고 평가 장비로는 BHF, HF, SEM, TEM, SECA, AES, SIMS 등이 있다.

 

기계적 성질로는 경도, 막 Stress, 내열 Crack, 접착력 등을 평가하는 장비로는 경도계, X선 분석장치, Flatness Tester, Peeling 강도 측정계 등이 있다.

 

전기적 성질로는 저항률, 오염 Block성, 유전율, Breakdown voltage(절연내압), Leakage current (누설전류)가 있고 평가 장비로는 4-point probe, C-V measurement, Lift Time Tester, Semiconductor Parameter Analyzer 등이 있다.

마지막으로 내습성, 박막, 계면에서의 반응 등을 확인하고 이를 평가하는 장비로는 SIMS, TEM등이 있다.

5.공정별 장비 종류

<4단 면저항 측정기>

제조사 : 에이아이티

용도 Sheet Resistance Measurement

 

대기압 화학증착장치

제조사 : Watkins Johnson

용도 : ILD용 PSG 증착, 자동진행

원자층증착장치

제조사 : QUROS

용도 : HfO2, AL203 원자층 금속증착

전자빔증착기

제조사 : KVT

용도 : Ag,Al,Au,Cr,Cu,Fe,Ni,Ti증착

전자빔 증착장비

제조사 : 코리아바큠테크

용도 : Ag, Al, Cu, Cr, Ti증착